Científicos brasileños diseñan innovaciones en válvulas cardíacas
Estudio apoyado por el Centro de Ciencias Matemáticas Aplicadas a la Industria pretende mejorar dispositivo para tratamientos cardiovasculares
Agência FAPESP * – Investigadores de la Universidad de São Paulo (USP) y de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) buscan mejorar la válvula aórtica de Wheatley, un dispositivo que podría ayudar en la vida de millones de personas afectadas por estenosis aórtica, un estrechamiento de la la apertura de la válvula aórtica que bloquea el flujo de sangre desde el ventrículo izquierdo a la aorta.
La estenosis aórtica es común entre las personas mayores y, en casos severos, la única alternativa viable para garantizar una mejora en la calidad de vida del paciente es el trasplante de la válvula natural disfuncional por una artificial.
Los estudios ya ganaron el Premio Postdoctoral de la USP de este año, en el área de ciencias exactas y de la tierra, para el profesor de la Unicamp Hugo Luiz Oliveira , integrante del grupo de investigadores.
La mejora de la válvula aórtica de Wheatley es importante porque debería eliminar la necesidad de medicamentos anticoagulantes en la fase postoperatoria, como ocurre con otras válvulas poliméricas.
Los anticoagulantes se utilizan para “diluir” la sangre, es decir, previenen la formación de coágulos y facilitan la circulación sanguínea. Este tipo de tratamiento farmacológico requiere sumo cuidado y atención por parte del paciente, especialmente cuando se produce un sangrado que puede derivar en otras complicaciones.
La investigación, desarrollada en el ámbito del Centro de Ciencias Matemáticas Aplicadas a la Industria ( CeMEAI ), consiste en el modelado computacional del dispositivo que reemplaza la válvula aórtica natural en pacientes con casos graves de la enfermedad. CeMEAI es un Centro de Investigación, Innovación y Difusión ( CEPID ) apoyado por la FAPESP y con sede en el Instituto de Ciencias Matemáticas y de Computación de la Universidad de São Paulo (ICMC-USP), campus de São Carlos.
La investigación del CeMEAI se centra en la válvula aórtica de Wheatley, creada en 2012 por el profesor y cirujano cardíaco escocés David Wheatley, porque el propio inventor sintió la necesidad de comprender mejor el modelo matemático e informatizado del dispositivo. La oportunidad de estudio para los investigadores brasileños surgió cuando el profesor Wheatley consultó a Sean McKee, de la Universidad de Strathclyde, también en Escocia, Reino Unido. A su vez, McKee contactó a un ex estudiante de doctorado bajo su supervisión, el profesor de la USP José Alberto Cuminato , coordinador del CeMEAI, actualmente en la facultad de Strathclyde.
Los pasos del proceso
Disponer de un modelo computacional de alta fidelidad reduce no sólo el tiempo dedicado a diseñar la válvula y sus mecanismos intrínsecos, sino también los costes implicados en la producción física de prototipos y pruebas experimentales.
El equipo de CeMEAI propuso realizar un modelado computacional de la válvula Wheatley para reproducir su comportamiento mecánico en condiciones de servicio. Esta acción permite probar virtualmente cualquier mejora identificada sin necesidad de producir nuevas piezas para cada cambio propuesto.
Los experimentos tienen como objetivo garantizar que la válvula se abra y cierre rápidamente y que la tensión de corte en el flujo sanguíneo esté siempre por encima de un umbral crítico. Como resultado, el sistema previene la formación de trombosis y garantiza una vida útil más larga del dispositivo en comparación con las válvulas convencionales.
Para lograr el resultado propuesto, los investigadores probaron varios software. La opción que mejor se adaptaba a las necesidades del proyecto de investigación fue el solucionador LS-DYNA, que permitió a la computadora reproducir el desempeño mecánico y fluidodinámico que presenta la válvula aórtica de Wheatley en condiciones controladas de flujo y presión.
*Con información de la Oficina de Comunicaciones del CeMEAI .
FAPESP