Técnica innovadora de rayos X captura el corazón humano con un detalle sin precedentes

Las enfermedades cardiovasculares siguen siendo la principal causa de muerte a nivel mundial. En 2019, la cardiopatía isquémica, que debilita el corazón debido una disminución del suministro de sangre, representó aproximadamente 8,9 millones o el 16 % de las muertes mundiales, un aumento de más de dos millones desde el año 2000. Las técnicas de imagen tradicionales como la ecografía, la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM) utilizadas para diagnosticar enfermedades cardiovasculares no proporcionan detalles estructurales completos de lo que ocurre dentro de los órganos. El análisis detallado de los órganos generalmente requiere cortar físicamente los órganos en secciones delgadas para escanearlos, lo que restringe el área visible general. En avances recientes, la radiación sincrotrón, un tipo de acelerador de partículas, ha permitido técnicas avanzadas de obtención de imágenes que superan estas restricciones. Aunque se han realizado estudios previos de sincrotrón en corazones completos de fetos y animales pequeños, estos se limitaron a pequeñas escalas. Ahora, por primera vez, los investigadores han utilizado una técnica de imágenes de rayos X sincrotrón para visualizar dos corazones adultos humanos completos, tanto sanos como enfermos, a nivel celular en 3D.

La innovadora técnica de rayos X llamada tomografía de contraste de fase jerárquica (HiP-CT) adoptada por científicos del University College London (UCL, Londres, Reino Unido) y el Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF, Grenoble, Francia) supera las limitaciones de las técnicas de imagen existentes proporcionando una vista 3D completa y detallada de todo el corazón humano adulto. Esta técnica ofrece una visualización 3D completa con una resolución de 20 micrones (20 veces más detallada que las tomografías computarizadas clínicas típicas) y puede ampliar aún más una resolución de nivel celular de 2 micrones, logrando detalles histológicos sin seccionar físicamente la muestra. Este método permite obtener imágenes de órganos completos en detalle, descubriendo estructuras y conexiones nunca antes vistas.

Imagen: Representaciones en 3D del corazón de control y del corazón enfermo en orientación anatómica (foto cortesía de ESRF)

Un logro significativo del estudio publicado en Radiology es la obtención de imágenes detalladas del sistema de conducción cardíaca, que es responsable de generar y transmitir los impulsos eléctricos que coordinan la acción de bombeo del corazón. El corte virtual de este sistema proporcionó información sobre aspectos como la infiltración grasa y las vías vasculares que unen los nodos cardíacos con las estructuras circundantes, ofreciendo una profundidad de detalle nunca antes alcanzada con los métodos de imagen tradicionales. Este nuevo nivel de detalle podría resultar crucial en el tratamiento de afecciones como las arritmias, ya que ayuda a comprender las variaciones en el grosor del tejido y las capas de grasa entre la superficie exterior del corazón y su capa protectora externa. Más allá de las arritmias, las capacidades de HiP-CT se extienden a la exploración de otras afecciones cardiovasculares. Los estudios anatómicos actuales tienen como objetivo examinar más a fondo los defectos cardíacos congénitos, como las enfermedades del ventrículo único. Los próximos pasos del equipo de investigación incluyen ampliar el tamaño de la muestra y continuar analizando la arquitectura estructural del corazón en estados tanto sanos como enfermos para fomentar nuevos enfoques diagnósticos y terapéuticos.

“Con la tecnología actual, es muy difícil interpretar con precisión la anatomía subyacente a condiciones como la arritmia. Por lo tanto, existe un enorme potencial para inspirar nuevos tratamientos utilizando la técnica de imágenes que hemos demostrado aquí”, afirmó el profesor Andrew Cook, autor del estudio y anatomista cardíaco del Instituto de Ciencias Cardiovasculares de la UCL. “Creemos que nuestros hallazgos ayudarán a los investigadores a comprender la aparición de anomalías del ritmo cardíaco y también la eficacia de las estrategias de ablación para curarlas. Por ejemplo, ahora tenemos una forma de determinar las diferencias en el grosor del tejido y las capas de grasa ubicadas entre la superficie exterior del corazón y el saco protector que lo rodea, lo cual podría ser relevante al tratar la arritmia”.

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University College London
European Synchrotron