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Microaneurisma en un chip para modelar la enfermedad vascular

Microaneurisma en un chip para modelar la enfermedad vascular

Una colaboración de investigación internacional, que incluye equipos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur), la Universidad de Brown y el MIT, ha desarrollado una plataforma de inteligencia artificial que puede evaluar las características del flujo sanguíneo a través de la microvasculatura. El sistema se basa en un chip de microfluidos que imita una enfermedad vascular, en este caso un microaneurisma en el ojo.

La plataforma de inteligencia artificial utiliza imágenes 2D del flujo de fluido a través del chip para calcular cómo fluiría la sangre en tres dimensiones. Los datos resultantes podrían ayudar a los médicos a aprender más sobre las enfermedades vasculares, mejorar su diagnóstico y realizar un seguimiento de su progresión.

“Actualmente, medir la mecánica del flujo sanguíneo en los vasos sanguíneos más pequeños requiere equipos sofisticados y personal capacitado”, dijo Subra Suresh, investigadora involucrada en el estudio. “Nuestra tecnología de inteligencia artificial integra imágenes, datos experimentales y la física subyacente, lo que permite analizar el flujo sanguíneo de la microcirculación de manera fácil y precisa para evaluar la lesión vascular y el estado de la enfermedad. Con esta plataforma, ahora podemos obtener información mecánica importante y conocimientos sobre los mecanismos de evolución de la enfermedad que antes eran muy difíciles de extraer “.

Para validar la plataforma de IA, los investigadores la probaron utilizando un chip que imitaba los microaneurismas que pueden ocurrir en el ojo diabético y modeló aneurismas pequeños, intermedios y grandes. El sistema extrapoló con éxito una variedad de parámetros de flujo sanguíneo después de obtener imágenes del chip en flujo completo, incluido el esfuerzo cortante, la velocidad y la presión. Esta tecnología puede ser útil para diagnosticar y monitorear microaneurismas de la vida real usando imágenes tomadas de tales fenómenos.

“Probamos nuestra plataforma en microaneurismas, el síntoma más temprano de la retinopatía diabética, que es la principal causa de pérdida de visión en pacientes diabéticos en edad laboral a nivel mundial”, dijo George Karniadakis, otro investigador involucrado en el estudio. “Nuestro objetivo final es utilizar la plataforma en entornos clínicos para el diagnóstico y pronóstico de la retinopatía diabética, así como en otras enfermedades que involucran un flujo sanguíneo deficiente”.

Suresh y Karniadakis esperan que su tecnología también pueda ser útil para diagnosticar y monitorear otros trastornos vasculares, y el sistema podría probarse o entrenarse con otros dispositivos de microfluidos que imitan una variedad de problemas vasculares.

Vea un video sobre la tecnología a continuación.


Estudiar en Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias: Velocimetría de inteligencia artificial y microaneurisma en un chip para el análisis tridimensional del flujo sanguíneo en fisiología y enfermedad.

Vía: NTU Singapur