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Nuovo modello matematico per studiare il comportamento del cuore umano

Ora raggiungendo il suo terzo anno, il progetto “iHEART„ dei Di Milano, vincitore di Politecnico di un Grant avanzato ERC dell'euro 2.350.000, si è collocato lo scopo ambizioso di creazione del modello matematico completo per studiare il comportamento del cuore umano e delle sue patologie, una specie di “microscopio virtuale.„

Ciò integra tutti i trattamenti di funzione cardiaca, vale a dire la propagazione elettrica di impulso, attivazione cellulare, contrazione e rilassamento del miocardio durante la fase sistolica e diastolica, dinamica fluida di sangue sia in ventricoli che in atrii e dinamica della apertura-chiusura delle quattro valvole cardiache.

La ricerca effettuata fin qui già ha conceduto iniziare le operazioni di determinati problemi secondari, che stanno attirando il considerevole interesse in comunità medica. Quindi, dagli studi di fattibilità, il fuoco si è spostato alle messe a punto presso il cliente iniziali, in cui i matematici e medici cooperano per ottimizzare questi nuovi strumenti nel quadro delle procedure chirurgiche delicate progettate per risolvere determinate circostanze cardiache molto importanti.

Alcuni esempi sono forniti sotto.

I modelli sviluppati dal iHeart del progetto piombo alla produzione delle indicazioni quantitative sui fattori che contribuiscono per avviare e mantenere le aritmia, quale la tachicardia ventricolare. I metodi chirurgici tradizionali consistono nel realizzare le ablazioni del transcatheter, che permettono, via le radiofrequenze, di disattivare le aree anormali che causano l'aritmia.

In società con l'unità di Arrhythmology e con l'unità cardiaca di elettrofisiologia dell'ospedale di IRCCS [istituto scientifico per l'ospedalizzazione e la cura] San Raffaele, Milano, ricercatori verificati come la matematica cardiaca può sostenere e consolidare lo studio elettrofisiologico nella localizzazione delle aree di intervento sulla parete del cuore.

Gli algoritmi sempre più rapidi, che concederanno eseguire questo tipo di analisi in tempo reale, così acceleranti significativamente il trattamento decisionale si sono riferiti a chirurgia, egualmente hanno raggiunto una fase avanzata di sviluppo.

Un modello corrente sta sviluppando in società con l'ospedale di Sacco, Milano, per fornire le indicazioni precise per il chirurgo di cuore su come eseguire myectomy (rimozione) di una parte del setto interventricular facendo uso di un basso costo molto, l'analisi non invadente.

Questo trattamento è quello che è il più ampiamente usato trattare la cardiomiopatia ostruttiva ipertrofica, che consiste in un ispessimento settale che fa duro per espellere il sangue dal ventricolo sinistro nell'aorta ascendente.

La simulazione matematica è inserita nella fase preoperatoria ed è stata considerata da medici come efficace strumento guidante per questo intervento chirurgico.

Uno strumento di calcolo supplementare è stato sviluppato in società con la cardiologia e gli instituti della radiologia dell'ospedale del carminio del di S. Maria, Rovereto (TN), migliorare la terapia resynchronisation cardiaca (CRT), che consiste nell'impianto dell'unità capace di riparazione della sincronizzazione corretta della contrazione di cuore hanno alterato dai disordini della conduzione o dalla presenza di cicatrici.

A questo scopo, i cardiologi devono mappare il ventricolo sinistro per individuare la sua attività elettrica inserendo un catetere-elettrodo nei vasi sanguigni.

Lo strumento matematico corrente convalidato concederà diminuire considerevolmente la durata di mappatura e, così, l'esposizione paziente al trattamento dilagante, oltre al collocamento guidante del catetere nella posizione più curativa per l'infarto di presentazione paziente.

Come indicato da questi esempi, il iHEART ha aperto i nuovi orizzonti fra matematica e medicina di traduzione ed ha stabilito l'atto coordinato e sistematico fra le università e gli ospedali, creanti una nuova figura professionale all'interfaccia fra matematica, la bioingegneria, la medicina e la scienza di dati.

Come conseguenza di tutte le nuove associazioni cliniche e dell'attività integrata dei nostri giovani ricercatori (studenti di PhD e laureati di postdottorato) con quella ai dei ricercatori basati a ospedale, apriremo la strada per una nuova disciplina, vale a dire la medicina di calcolo.„

Alfio Quarteroni, professore e project manager, Di Milano di Politecnico

I Di Milano di professore, di Politecnico di Alfio Quarteroni, Milano, l'Italia ed il professore emerito, EPFL, Losanna, Svizzera hanno riconosciuto come uno dei matematici più complessi nel mondo, famoso per l'applicazione della matematica ai campi più diversi: industria aerospaziale, inquinamento ambientale, impatto dei terremoti sulle edilizie civili, progettazione urbana, medicina e perfino sport non Xerox.

Specialmente, ha partecipato a produrre gli aerei solari di impulso ed ha diretto il gruppo dei ricercatori che hanno sviluppato due volte il modello matematico per Alinghi, il vincitore svizzero dell'yacht dell'America's Cup prestigiosa, della tazza di navigazione, per due edizioni consecutive della corsa, nel 2003 e di 2007.