UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

· Una investigación intercontinental liderada por la UPM estudia el comportamiento mecánico de los vasos sanguíneos en intervenciones coronarias como la angioplastia y el bypass.
· Los expertos trabajan en el desarrollo de modelos que simulen la respuesta mecánica de los vasos sanguíneos humanos bajo diferentes tipos de intervenciones.

Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en el mundo. Se estima que 17.5 millones de personas murieron por esta causa en 2005, representando el 30% del total de defunciones. Las enfermedades coronarias son probablemente los problemas cardiovasculares más importantes. En 2001, por ejemplo, las enfermedades coronarias eran la primera causa de muerte en los países desarrollados y la tercera (detrás de HIV/AIDS y las enfermedades respiratorias) en los países en desarrollo.

Los problemas coronarios se originan básicamente por la obstrucción de estas arterias. En muchos casos es necesario recurrir a procedimientos invasivos, como la angioplastia o el bypass, para restablecer el flujo sanguíneo al corazón. En ambas intervenciones juega un papel decisivo el comportamiento mecánico de los materiales.

Para incrementar el éxito de este tipo de intervenciones quirúrgicas, investigadores del Departamento de Ciencia de Materiales de la Universidad Politécnica de Madrid lideran un proyecto internacional que estudia las propiedades mecánicas de las arterias coronarias.

Los expertos trabajan en el desarrollo de modelos que simulen la respuesta mecánica de los vasos sanguíneos humanos bajo diferentes tipos de intervenciones. Estos modelos ayudarán a elegir el injerto vascular más adecuado para cada necesidad clínica, asegurando una mayor permeabilidad (funcionalidad) y, por tanto, mayor durabilidad del bypass coronario.

Asimismo, el conocimiento de las propiedades en rotura de las arterias coronarias puede ayudar a establecer limitaciones en el uso del stent, de forma que se evite el daño de las paredes de la arteria nativa por una excesiva carga mecánica durante la intervención.

Hasta ahora, explica José Miguel Atienza, profesor de la UPM y uno de los responsables de la investigación, la falta de datos sobre las propiedades mecánicas de los vasos sanguíneos y, en especial, de su rotura, ha dificultado el desarrollo de modelos numéricos que permitan predecir su comportamiento durante y después de intervenciones como las anteriormente citadas.

Propiedades mecánicas en la angioplastia y el bypass

La angioplastia es un tratamiento que consiste en introducir un balón para dilatar la coronaria ocluida. El globo se traslada con un catéter hasta la zona obstruida y allí es desplegado mediante inflado, habitualmente a presiones muy elevadas. José Miguel Atienza explica que en este proceso es fundamental no generar un daño irreversible en la arteria nativa, ni llegar a provocar su rotura.

En el caso del bypass coronario, buena parte de su éxito depende del buen funcionamiento mecánico de la zona de unión de venas o arterias. Esta técnica quirúrgica con la que se desvía el flujo de sangre de la arteria para sortear su obstrucción, consiste en cortar un segmento de otra vena o arteria, unir un extremo a la aorta y el otro a un punto de la arteria coronaria situado detrás de la obstrucción.

Las diferencias de rigidez y de respuesta mecánica entre los vasos pueden alterar el flujo de sangre, provocando cargas dinámicas que producen elevadas tensiones tangenciales en la pared, causando hiperplasia (crecimiento excesivo del tejido), reestenosis, y conduciendo al fracaso del bypass.

Hoy en día, el nivel de presión utilizado para inflar el globo en una angioplastia sigue siendo un tema en discusión, al igual que la elección del sustituto arterial adecuado para un bypass. Hasta ahora, subraya el profesor de la UPM, este tipo de decisiones no habían tenido en cuenta las propiedades mecánicas de las arterias. En este sentido, la investigación trata de “aportar un punto de vista mecánico a los problemas coronarios”.

Investigación en

Junto a los investigadores del Departamento de Ciencia de Materiales de la ETSI de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid, en el estudio participan expertos del Hospital Marqués de Valdecilla (Santander), la Fundación Favaloro (Argentina), la Universidad de Santiago y la Pontificia Universidad Católica (Chile).

En una primera fase, la colaboración con los cirujanos del Hospital Marqués de Valdecilla ha permitido realizar un extenso trabajo experimental para caracterizar el comportamiento mecánico y la rotura de arterias coronarias humanas.

Estos datos, recogidos por vez primera, permitirán estimar cuáles son las tensiones y el tamaño del globo a utilizar durante una angioplastia de forma que no se dañe la coronaria nativa. También ayudarán a caracterizar el comportamiento mecánico de los diferentes sustitutos vasculares, compararlo con el de las coronarias nativas, y ayudar a la elección del injerto más adecuado.

El Departamento de Ciencia de Materiales de la ETSI de Caminos, Canales y Puertos tiene una amplia experiencia en el estudio de las propiedades mecánicas de los biomateriales y los materiales biológicos. En la actualidad, por ejemplo, paralelamente a los estudios sobre vasos sanguíneos, se lleva a cabo un proyecto para la caracterización mecánica y estructural del pericardio (tejido fibroso que rodea el corazón) de diferentes animales para su empleo en la fabricación de válvulas artificiales biológicas. Además de las investigaciones en el sistema cardiovascular, también se están realizando estudios sobre las aplicaciones de materiales basados en las sedas de gusano y de araña en ingeniería de tejidos y medicina regenerativa.