Debe haber pocas circunstancias tan angustiantes como el anuncio, en la sala de partos, de que un bebé recién nacido tiene una malformación cardíaca; por ejemplo, un ventrículo único en lugar de dos, una particularidad anatómica que hace que la sangre oxigenada se mezcle con la que no lo está.
Al revisarlo, el neonatólogo sospecha del problema cuando observa que tiene la piel azulada (cianosis) por la baja saturación de oxígeno. Un ecocardiograma permite el diagnóstico y generalmente lleva a indicar complejas cirugías que permiten corregirlo. “Esa operación se hace a veces a días del nacimiento, o entre los tres y seis meses de vida”, explica Ignacio Berra, cirujano cardiovascular del Hospital Garrahan. A las múltiples dificultades que presenta, se le suma el hecho de que es una tarea de orfebre, si se tiene en cuenta que los conductos que hay que colocar miden unos cinco milímetros de diámetro. La intervención puede tener alta morbilidad y mortalidad.
Para obtener los más altos niveles de éxito posibles, Berra lidera una colaboración interdisciplinaria que permitió desarrollar un sistema de modelado 3D único en América Latina para planear por anticipado estas cirugías y simular los parámetros fisiológicos críticos.
“Utilizamos el formato ‘Dicom’ (siglas en inglés correspondientes a Digital Imaging and Communications in Medicine) de las tomografias y resonancias cardíacas, y realizamos reconstrucciones en 3D de la anatomía para después ubicar los defectos y planificar la operación; de esa manera, nos anticipamos a las sorpresas en el momento de hacer la incisión”, explica el cirujano, que asistió al desarrollo de esta técnica durante una estadía en el Hospital de Niños de Boston. Tras su regreso al país, la replicó y mejoró.
En los pacientes que tienen ventrículo único, la sangre oxigenada se mezcla con la que no lo está porque recibe el flujo de ambas venas cavas (sangre no oxigenada ) y de las venas pulmonares (oxigenada). La cirugía, que debe tomar en cuenta no solo la “topografía” de los órganos, sino también la fisiología hemodinámica, consiste en desconectar la vena cava superior de la aurícula derecha y reconectarla a la rama derecha de la arteria pulmonar; así, la sangre de la cabeza y miembros superiores (brazos ) va con un flujo continuo en forma pasiva (no hay ninguna bomba que la impulse) hacia los pulmones.
Lo primero que se hace es insertarle una prótesis al recién nacido para facilitar el flujo sanguíneo. Pero luego, a medida que el chico va creciendo, necesita otra fuente de sangre hacia los pulmones. “Como inicialmente les crece más la cabeza que el resto del cuerpo, se les conecta la vena cava superior a las ramas pulmonares soslayando el corazón –explica Berra–. Es una técnica llamada ‘cirugía de Glenn’. Pero entre los diez meses y el año, cuando empiezan a caminar, necesitan más oxígeno, más sangre y más nutrientes. El 70% del flujo empieza a ir hacia las piernas y el abdomen –detalla–. Entonces, el ‘Glenn’ no alcanza a enviar suficiente cantidad de sangre al pulmón y hay que proceder a una tercera cirugía, en la que se aplica la técnica de Fontan-Kreuzer (este último es un cirujano argentino que aportó a su desarrollo desde el Hospital de Niños Ricardo Gutiérrez). Al final, uno termina desviando la sangre no oxigenada para que vaya directamente a los pulmones (y que salga de ellos por las venas pulmonares totalmente oxigenada hacia la aurícula izquierda). Pero el problema es que no todas las anatomías tienen la misma geometría. O sea, hay chicos en los que la vena cava inferior y la superior se encuentran en distintas posiciones… Y hay diferentes tipos de conexiones de la vena cava inferior en los pulmones. Además, la sangre para ir hacia estos órganos depende de la resistencia vascular. La intervención es muy compleja y la mortalidad, alta”.
Es para sortear todas estas complicaciones y planificar por anticipado la operación que Berra, junto con el diseñador Pablo Takeuchi, recrearon en 3D las conexiones de la vena cava inferior con las ramas pulmonares. “En el contexto de esta variabilidad, hay dificultades geométricas y de espacios –destaca Berra–. Por otro lado, el sistema Fontan funciona si no hay grandes resistencias, porque si hay una resistencia alta, el flujo de sangre no puede avanzar hacia el pulmón. Y si hay una obstrucción entre la vena cava y el conducto, la sangre no se oxigena y tampoco llega al corazón, que no puede expulsar el volumen adecuado”.
Para asegurar esto último, Berra y su equipo le envían el modelado al grupo de Mariano Cantero, director del Instituto Balseiro, donde físicos nucleares simulan cómo fluiría la sangre en las distintas alternativas de conexión de vasos sanguíneos. “Este último paso se realiza con un software de dinámica computacional de fluidos –describe Berra– y nos permite evaluar si los cambios geométricos que vamos a realizar en la cirugía no generan resistencia adicional y ver los cambios de presión si hay alguna obstrucción en el circuito. Si los cirujanos logramos reproducir lo que simulamos, el paciente tiene más chance de que el flujo de sangre pasivo hacia los pulmones sea efectivo y de adaptarse al cambio hemodinámico”. Todo tiene que coincidir con mucha precisión y la estrategia quirúrgica debe estar muy clara.
La idea de avanzar en este camino surgió de un proyecto anterior: el desarrollo de un corazón artificial (que Ignacio realizó con su hermano, Sebastián, ingeniero electrónico y docente de la UBA). “Lo que hicimos fue reconstruir la anatomía cardíaca en 3D y la llevamos a un visualizador para poder navegar por dentro –cuenta Berra, hijo de un veterinario e investigador del INTA–. Fue a partir de allí que nos dijimos: ‘Hagamos la cirugía en forma virtual antes de realizarla en la práctica’”.
El logro es destacable porque fue posible gracias al trabajo interdisciplinario entre físicos nucleares, ingenieros, diseñadores, cirujanos cardiovasculares pediátricos y cardiólogos pediátricos realizado en instituciones públicas. “En el hospital de niños de Boston tienen siete ingenieros, pero están en la misma línea que nosotros –comenta Berra–. Después de reconstruir la cirugía, que fue lo primero que hice con Pablo Takeuchi, pensé que tenía que agregarle un paso más: simular el flujo de sangre a través de esa cirugía virtual. En el Instituto Balseiro pusieron a físicos nucleares a trabajar en esto y ya operamos a cuatro pacientes. Es algo único en América Latina. La planificación virtual ya la aplicamos en cirugía cardíaca, pero también en tórax y tumores. En los próximos días vamos a intentar aplicar esta técnica en un trasplante de riñón. En este último caso, como la donante es la mamá, le hicimos tomografía de sus riñones y realizamos el trasplante virtual para ver si el órgano cabe dentro de la pelvis del chico. Para la intervención, el riñón se va a sacar en el Hospital El Cruce una vez que nosotros abramos el retroperitoneo y veamos cómo está el espacio y los vasos (en las que el chico tiene muchas trombosis). Con esto se personaliza el tratamiento y uno evita las situaciones inesperadas. Está bueno poder analizar todas las alternativas con una taza de café y no en medio de la cirugía. Ayuda a ir más rápido, anticiparse a posibles errores y ser más exacto en la reparación”.
Y concluye: “Algunos procedimientos son carísimos. Por eso, en todos nuestros desarrollos e innovaciones no nos guía el interés comercial, sino el deseo de que aquí sean accesibles como lo son en otras partes del mundo”.
Cantero subraya que "La Comisión Nacional de Energía Atómica es una de las pocas políticas de Estado que aportó al desarrollo de muchas empresas nacionales (Invap, NA-SA, ENSI, CONUAR, FAE, Intecnus, Fuesmen, entre otras). En este aporte al sector productivo del país, el Instituto Balseiro fue una de las herramientas fundamentales para generar conocimiento y formar recursos humanos. Hace un tiempo, el Balseiro comenzó a impulsar con más fuerza la vinculación con el sector productivo, para que el conocimiento generado tenga impacto directo en el desarrollo del país. Fue en este marco que se inició la vinculación con el Hospital Garrahan y otras. Hoy, el futuro tecnológico esta en la interdisciplinariedad o transdisciplinariedad. En la colaboración con el Garrahan se combinan la matemática, la física, la ingeniería mecánica y nuclear, y los métodos numéricos para asistir a la medicina en el diseño de tratamientos. El flujo sanguíneo se puede simular en arterias, venas y el corazón mismo; y se pueden también visualizar y planificar cirugías sobre la base de estas simulaciones".
También participan en este proyecto el físico René Cejas Bolocek, el jefe de cirugía cardiovascular pediátrica del Garrahan Pablo Garcia Delucis, el subjefe, Javier Cornelis, el jefe de residentes, Ramiro Goldman, la jefa de cardiología pediátrica, Gladys Salgado, el diseñador industrial Alfredo Irusta y el ingeniero Sebastián Berra.
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