CORAZÓN HUMANO

El corazón es el órgano encargado de bombear la sangre a todo el cuerpo, por lo que cumple un papel predominante en la irrigación sanguínea. Posee cuatro cavidades huecas (dos atrios y dos ventrículos) y funciona como una bomba autocontrolada.

La contracción del tejido muscular (miocardio) está relacionada con la propagación del potencial eléctrico debido al flujo de diferentes iones a través de la membrana de las células. Este potencial avanza como una onda a lo largo del tejido generando la contracción.


Es importante que la contracción sea coordinada. Para esto, el corazón posee un sistema de conducción eléctrica encargado de generar el potencial de acción y llevarlo a todas las células del músculo cardiaco de forma sincronizada. Este sistema consiste en nodos marcapasos que originan el potencial de acción (nodo Sinoatrial y nodo Atrioventricular) y redes que distribuyen rápidamente el potencial de acción (haz de His y fibras de Purkinje).


MODELACIÓN CON ELEMENTOS FINITOS

El Método de Elementos Finitos (FEM por sus siglas en inglés) es un método numérico ampliamente utilizado en ingeniería para resolver problemas físicos en geometrías complejas. Esta herramienta se usa para modelar el comportamiento del corazón y entender mejor los mecanismos que gobiernan algunos eventos, como arritmias cardiacas.


Obtención de la geometría

Por medio de resonancias magnéticas se obtienen imágenes del corazón de un voluntario sano. Luego, con herramientas computacionales se genera un modelo biventricular del corazón en 3 dimensiones a partir de las imágenes.


Red de Purkinje y fibras

El tejido cardiaco está compuesto principalmente por células llamadas cardiomiocitos. Los cardiomiocitos tienen forma alargada y conducen el potencial de acción en una dirección preferencial. Por lo anterior, el modelo posee fibras con una orientación similar a la de los miocitos.

La red de Purkinje está distribuida por todo el músculo cardiaco y conducen el potencial de acción mucho más rápido que los miocitos. El modelo cuenta con una red similar a la real.


SIMULACIONES

Potencial de acción

El potencial de acción comienza en el nodo Sinoatrial, luego viaja hasta el nodo Atrioventricular y se distribuye por el haz de His y las fibras de Purkinje hasta todas las células del músculo cardiaco.

En el siguiente video se observan las fibras orientadas, luego la red de Purkinje y diferentes vistas del modelo. Luego se observa todo un ciclo del corazón desde la excitación del nodo Atrioventricular hasta la excitación de todo el tejido muscular.



Arritmias

Los modelos utilizados son capaces de formar espirales en el tejido. Los espirales son generados por flujos reentrantes que desencadenan alteraciones en la conducción eléctrica y latidos descoordinados, fenómeno conocido como arritmia.

Bajo distintas condiciones de excitación, se pueden obtener espirales y arritmias cada vez más complejas y representativas de la realidad.