Cuando alguien tiene un problema cardíaco, los médicos recurren a una herramienta desarrollada hace más de 120 años, el electrocardiograma (ECG). Los ECG permiten a los médicos ver lo que está ocurriendo dentro del corazón sin cirugía ni costosas herramientas de diagnóstico por imágenes. Registran las señales eléctricas del corazón a través de la piel a través de electrodos adhesivos adheridos al pecho del paciente. Las señales aparecen en un monitor en forma de ondas puntiagudas. Los médicos pueden detectar ritmos cardíacos o frecuencias cardíacas anormales y signos de ataques cardíacos o presión arterial alta al decodificar esas lecturas.
Pero ha habido pocas actualizaciones de la tecnología desde 1954, cuando la American Heart Association publicó su recomendación para la estandarización del electrocardiograma de 12 derivaciones. La debilidad evidente del ECG es su imprecisión, ya que no muestra la fuente precisa del problema. Ese es un problema importante para las arritmias, que pueden provocar un accidente cerebrovascular o insuficiencia cardíaca, porque el tratamiento depende de la precisión.
“El principal problema es que no sabemos qué le pasa a cada paciente, por lo que no podemos curarlo”, dice Andreu Climent, cofundador y director general de la startup de dispositivos médicos Corify Care .
El sistema Corify Care Acorys® está destinado a ser la actualización de ECG más importante desde 1954. La técnica no invasiva, impulsada por inteligencia artificial, mejorará los diagnósticos, reducirá los costos y salvará la vida de los pacientes.
Los circuitos cuidadosamente coordinados gobiernan los latidos del corazón. Las células marcapasos en la cámara superior derecha, o aurícula, generan señales eléctricas que se mueven hacia los ventrículos de abajo.
A medida que la corriente pasa por las aurículas, bombean sangre hacia los ventrículos. Los ventrículos se contraen rápidamente, expulsando la sangre del corazón y por el resto del cuerpo.
Pero los cambios en el corazón, como el sobreesfuerzo o los efectos de los medicamentos, pueden interrumpir esta cascada eléctrica, haciendo que el corazón pierda su ritmo. En una arritmia, las señales eléctricas siguen un camino diferente, girando alrededor de un punto. Los médicos suelen recurrir a los ECG para detectar este cambio.
"El problema de determinar si la cirugía es la opción correcta es que la única forma de ver dónde gira la arritmia y si la cirugía es la opción correcta es penetrando en el corazón". Andreu Climent, cofundador y director general, Corify Care
Una de las arritmias más comunes es la fibrilación auricular (AFib). “La AFib es una de las más difíciles de tratar”, dice Javier Milagro, director de operaciones de Corify. “Es bastante errático y mucho más complejo que otros tipos de arritmias”.
A veces, la arritmia se resuelve por sí sola. Cuando no es así, las primeras terapias involucran medicamentos o tratamientos de choque para restablecer el ritmo.
Los pacientes pueden requerir cirugía en los casos en que la fibrilación auricular no se resuelve con esas terapias. Los médicos extirpan, ya sea quemando o congelando, una sección del tejido del corazón para crear pequeñas cicatrices que interrumpen las señales eléctricas problemáticas y hacen que los latidos del corazón vuelvan a la normalidad. Pero este procedimiento no funciona para más de la mitad de los pacientes. A veces, la cirugía no funciona porque no es la opción de tratamiento adecuada.
“El problema de determinar si la cirugía es la opción correcta es que la única forma de ver dónde gira la arritmia es penetrar en el corazón”, dice Climent.
Los médicos pueden mapear el corazón con precisión, pero solo de forma invasiva después de haber comenzado el procedimiento de ablación con catéter quirúrgico. Mueven la punta de un electrodo a través del músculo para registrar la actividad desde diferentes puntos, lo que les permite ubicar el área problemática.
“Pero, ¿qué sucede si el cirujano no puede quemar la región? No se puede quemar en todas partes”, dice Climent. “En ese caso, el catéter se introdujo para nada porque no se puede curar esa arritmia”.
Si los médicos pudieran identificar con certeza dónde se origina el problema antes de la cirugía, podrían orientar mejor el tratamiento y evitar procedimientos innecesarios. Acorys resuelve ese problema.
Corify Care tardó más de una década en desarrollarse. Antes de fundar la empresa, Climent y la cofundadora María Guillem, directora científica de Corify, trabajaron juntos en la Universidad Politécnica de Valencia en un laboratorio de cardiología traslacional. Inicialmente, no tenían intención de ingresar al espacio de inicio de dispositivos médicos y ser los que pusieran su investigación en uso práctico.
Su trabajo inicial se centró en comprender los fundamentos de la bioelectrónica del corazón. Llevaron a cabo experimentos en células individuales y cultivos celulares. Usaron MATLAB ® para crear modelos matemáticos de células, y luego progresaron a modelos de todo el corazón.
“En lugar de procesar señal por señal como se hace en otros programas, con MATLAB podemos procesar todas las señales como un todo, en paralelo”. Javier Milagro, director de operaciones, Corify Care
También desarrollaron herramientas de procesamiento de señales para mapear el corazón que eventualmente formarían la base de la capacidad de mapeo de Acorys y patentaron la tecnología central en 2015. “Pero nunca pensamos que comenzaríamos una empresa”, dice Climent. Dos años después, Climent aplicó al Programa Impulso Caixa. El programa es para investigadores biomédicos postdoctorales con tecnología patentada, capacitando a los solicitantes exitosos en el espíritu empresarial, brindándoles un curso intensivo en la industria biomédica y proporcionando financiación inicial.
En 2018, Climent elaboró un plan de negocio con Guillem y los otros dos cofundadores, Felipe Atienza, director médico, y Francisco Fernández-Avilés, presidente del consejo científico de Corify. Trabajaron con inversores y establecieron la empresa en 2019. Una vez que se lanzó la empresa, solicitaron el programa de inicio de MathWorks para continuar su trabajo con MATLAB.
El equipo creció rápidamente y, en el verano de 2020, se unieron Milagro y David Lundback, el director de tecnología, con la tarea de refinar el prototipo Acorys. “Todo el conocimiento ya estaba allí”, dice Lundback. “Solo teníamos que tomar el prototipo y convertirlo en un producto”.
Necesitaban convertir Acorys en un sistema fácil de usar que pudiera producir un mapa 3D de la superficie del corazón, mostrando cómo se propagan las señales eléctricas a través del tejido. Al principio, Acorys era difícil de usar. Solo la configuración tomó alrededor de una hora y media. Un técnico necesitaba colocar 64 electrodos uno por uno en la espalda y el pecho del paciente. Un sistema de video grabó el torso del paciente y un proceso de fotogrametría tomó las imágenes y las convirtió en un mapa del torso.
“El proceso de configuración fue largo y complicado”, dice Lundback. “Estudiamos el flujo del sistema para determinar cómo hacerlo más funcional”.
Durante el próximo año y medio, el equipo de Corify hizo que Acorys fuera más eficiente, reduciendo el tiempo de configuración a 10 minutos y acelerando el proceso de mapeo. Milagro refinó y organizó el código que procesaba las señales cardíacas. Necesitaba descubrir cómo filtrar las señales ruidosas de los electrodos, como la actividad eléctrica en otros músculos o las alteraciones en el registro de la respiración profunda.
Milagro también tuvo que lidiar con lo que la comunidad médica llama el problema inverso de la electrocardiografía, o el problema de usar registros de actividad eléctrica en la superficie del cuerpo para reconstruir con precisión la actividad en el corazón. Conociendo la geometría del torso y qué señales eléctricas provienen de qué parte del torso, uno puede trabajar hacia atrás para reconstruir el corazón. Milagro también necesitaba considerar si estos algoritmos podrían usarse en todos los pacientes. Debido a que cada persona tiene una forma única de corazón y torso, la actividad eléctrica del corazón viaja de manera diferente dentro de cada paciente, lo que Acorys necesitaba tener en cuenta.
Dada la complejidad de estos problemas, Milagro dice que MATLAB fue una herramienta valiosa. El equipo de Corify utilizó MATLAB para técnicas de procesamiento de señales y aprendizaje automático para filtrar el ruido, produciendo datos más limpios que pasaron por un procesamiento de señales adicional para resolver el problema inverso. Entrenaron los algoritmos con datos de pacientes y modelos matemáticos, lo que permitió a Acorys tomar señales eléctricas de cualquier paciente y convertirlas en un mapa del corazón.
“En lugar de procesar señal por señal como se hace en otros programas, con MATLAB podemos procesar todas las señales como un todo, en paralelo”, dice Milagro, lo que también significó que los algoritmos pudieran procesar información casi en tiempo real.
Lundback se centró en el hardware. En lugar de docenas de electrodos y cables, el equipo creó una hoja con forma de chaleco de 128 electrodos. Ahora, un técnico simplemente coloca cuatro sábanas sobre el cuerpo del paciente, cubriendo el pecho y la espalda. Los marcadores sobre los electrodos muestran códigos locales que el sistema de cámara actualizado reconoce automáticamente.
Una cámara 3D conectada a un iPad permite escanear en tiempo real en el sistema de cámara actualizado. El operador camina alrededor del paciente usando el iPad y el sistema de cámara para escanear la parte superior del cuerpo del paciente cubierta con los electrodos. El equipo de Corify desarrolló algoritmos que usan esas imágenes para modelar la geometría del torso. Ahora, el equipo se está acercando al producto final.
Los componentes del sistema se unen en Acorys para proporcionar a los médicos un mapa casi en tiempo real del corazón y su actividad eléctrica. “Acorys está a medio camino entre un electrocardiograma y el procedimiento de catéter invasivo”, dice Milagro. "Obtenemos resultados similares al mapeo invasivo con catéteres, pero lo hacemos de manera no invasiva como con los ECG".
“Cuando sabes que tu sistema ha ayudado a curar a alguien, para todos los ingenieros es como magia”. Andreu Climent, cofundador y director general, Corify Care
El mapa aparece en el monitor, actualizándose cada cinco segundos, lo que permite al médico evaluar la actividad del corazón a lo largo del tiempo. Los diferentes colores en el mapa del corazón muestran el momento de la activación eléctrica: el rojo simboliza la activación anterior y el azul oscuro muestra la activación posterior, con un arco iris de colores en el medio.
“Podemos ver cómo la actividad eléctrica se propaga a través del tejido cardíaco”, dice Milagro. “Por ejemplo, con un aleteo, que es una especie de arritmia, la actividad eléctrica no se propaga de la forma habitual. En el mapa, parece girar alrededor de un punto en particular, mostrándole al médico dónde enfocar el tratamiento”.
Aunque inicialmente se desarrolló para la fibrilación auricular, Acorys también puede analizar otras arritmias. El equipo ha desarrollado diferentes algoritmos para esta aplicación porque cada arritmia tiene sus particularidades.
Corify probó la precisión de su producto durante los procedimientos de ablación con catéter, comparando los resultados de Acorys con los resultados del procedimiento de mapeo invasivo. Si bien las pruebas hasta ahora son prometedoras, Acorys carece de la precisión de la técnica invasiva.
Corify está inscribiendo pacientes para las evaluaciones clínicas necesarias para llevar Acorys al mercado. Están trabajando para obtener la marca CE de la Unión Europea y la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos. Esperan que Acorys esté ampliamente disponible para 2023.
Una vez aprobado, el sistema podría mejorar la atención cardíaca más allá de las arritmias. “A los médicos también les ha entusiasmado aplicar Acorys a otros problemas cardíacos”, dice Climent. “Quieren usar sus capacidades de mapeo para la colocación de marcapasos, por ejemplo”.
Hasta ahora, con pruebas en varios hospitales de España, los médicos han utilizado el sistema en casi 200 pacientes y la herramienta ha impresionado a los cardiólogos. Al proporcionar una visión detallada y no invasiva del corazón y su actividad eléctrica, Acorys puede evitar procedimientos de ablación innecesarios, ahorrando tiempo y dinero a los pacientes y al sistema de atención médica. Y cuando un paciente necesita cirugía para su arritmia, Acorys puede indicarle la cura.
“Cuando sabes que tu sistema ha ayudado a curar a alguien, para todos nosotros los ingenieros, es como magia”, dice Climent.
Traducción: Jaqueline Vicarte
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