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Cómo pueden los investigadores utilizar un sistema biomimético de simulación de intervenciones vasculares para calibrar y validar con precisión los sensores hemodinámicos

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Cómo pueden los investigadores utilizar un sistema de simulación biomimética de intervenciones vasculares para calibrar y validar con precisión los sensores hemodinámicos

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En el desarrollo de dispositivos médicos inteligentes para intervenciones vasculares, un sensor hemodinámico de alta calidad —ya sea diseñado para medir parámetros de presión como la FFR/TSPG, la velocidad del flujo sanguíneo, la tensión de cizallamiento en la pared (WSS) o la temperatura— depende, en última instancia, de un factor fundamental: la precisión de la medición y su validación.
Los ensayos directos en animales suelen conllevar costes elevados, una variabilidad biológica difícil de controlar y una reproducibilidad limitada de las formas de onda patológicas extremas. Estos retos pueden hacer que la fase de calibración del sensor resulte considerablemente más compleja y requiera más tiempo para los equipos de investigación y desarrollo.
En este contexto, un sistema de simulación de intervenciones vasculares in vitro altamente realista, también conocido como modelo vascular in vitro, puede ofrecer una solución clave para superar estas limitaciones.

Valor fundamental: ¿Cómo puede un modelo de intervención vascular in vitro potenciar las pruebas de sensores?
Probar un sensor dentro de un modelo biomimético de intervención vascular y un circuito circulatorio simulado (MCL) ofrece ventajas únicas que son difíciles de lograr mediante experimentos con animales.
1. Alta fidelidad anatómica
Los sistemas de simulación de intervenciones vasculares de Trandomed utilizan modelos vasculares optimizados a escala 1:1 a partir de datos reales de tomografía computarizada (TC) o resonancia magnética (RM) de pacientes, y fabricados con materiales como resina SLA o silicona.
Estos modelos pueden reproducir con precisión la compleja tortuosidad, las estenosis, los aneurismas y otras características anatómicas de las arterias coronarias, la aorta y los vasos periféricos, lo que permite evaluar los sensores en entornos geométricos de flujo realistas.
2. Flujo pulsátil fisiológico personalizable
Cuando se utiliza con un sistema de circulación hemodinámica de alta precisión, el modelo puede simular de forma flexible el flujo pulsátil generado por la contracción cardíaca, las formas de onda de la presión arterial, la resistencia periférica y la distensibilidad vascular, tanto en condiciones fisiológicas normales como patológicas, incluidas aquellas basadas en el modelo de Windkessel.
Parámetros como la frecuencia cardíaca —por ejemplo, 72 lpm— y el caudal pueden ajustarse según sea necesario. Esto permite a los investigadores evaluar la respuesta dinámica del sensor en condiciones de flujo directo, flujo inverso, recirculación y flujo turbulento.
3. Validación con datos de referencia
En un modelo in vitro, se pueden colocar manómetros de alta precisión disponibles en el mercado o sensores de flujo ultrasónicos cerca del sensor que se está evaluando.
El sistema también puede combinarse con tecnologías como la resonancia magnética de flujo 4D (4D Flow MRI) o la velocimetría de imagen de partículas (PIV) para obtener datos de referencia fiables. Estas mediciones de referencia pueden utilizarse posteriormente para optimizar los algoritmos del sensor y las curvas de calibración.
4. Pruebas límite de alta frecuencia y bajo coste
Sin las restricciones de seguridad biológica y éticas asociadas a los ensayos con animales, el sistema permite realizar cientos de experimentos repetibles.
En el modelo se pueden reproducir condiciones patológicas extremas, como una presión anormalmente alta y una estenosis grave, para evaluar de forma exhaustiva la vida útil del sensor, su estabilidad a largo plazo y su tasa de deriva.
Escenarios de aplicación típicos
Los sensores pueden someterse a ensayo en nuestra plataforma de modelos vasculares in vitro para las siguientes aplicaciones:
1. Validación de parámetros funcionales
Medición de la reserva fraccional de flujo (FFR)
Medición de microdiferenciales de presión mediante microcatéteres intervencionistas o de punción
2. Evaluación del rendimiento
Respuesta dinámica en frecuencia
Sensibilidad
Linealidad
Validación de algoritmos de compensación de temperatura
3. Simulación de procedimientos intervencionistas
El sistema puede utilizarse para evaluar cómo la fricción mecánica, la flexión y la deformación afectan a la transmisión de la señal cuando el sensor atraviesa vasos tortuosos durante su implantación mediante catéter.