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Modelo matemático novo para estudar o comportamento do coração humano

Agora alcançando seu terceiro ano, projecto “iHEART” de di Milão de Politecnico, vencedor de um Grant avançado ERC do euro 2.350.000, ajustou-se o objetivo ambicioso de criar um modelo matemático completo para estudar meio o comportamento do coração humano e de suas patologias, “um microscópio virtual.”

Isto integra todos os processos da função cardíaca, a saber propagação elétrica do impulso, activação celular, contracção e abrandamento miocárdico durante a fase sistólica e diastolic, dinâmica de fluidos do sangue em ventrículos e em vestíbulos, e dinâmica do abertura-fechamento das quatro válvulas cardíacas.

A pesquisa realizada até agora tem reservado já iniciar operações de determinados subproblems, que estão atraindo o interesse considerável na comunidade médica. Daqui, dos estudos de viabilidade, o foco deslocou aos ensaio em condições reais adiantados, em que os matemáticos e os doutores cooperam para aperfeiçoar estas novas ferramentas no âmbito dos procedimentos cirúrgicos delicados pretendidos resolver determinadas circunstâncias cardíacas muito importantes.

Alguns exemplos são dados abaixo.

Os modelos desenvolvidos pelo iHeart do projecto conduziram à produção de indicações quantitativas nos factores que contribuem para provocar e manter arritmias, tais como o tachycardia ventricular. Os métodos cirúrgicos tradicionais consistem em executar as ablações do transcatheter, que permitem, através das radiofrequência, de desactivar as áreas anormais que causam a arritmia.

Em parceria com a unidade de Arrhythmology e com a unidade cardíaca da electrofisiologia do hospital de IRCCS [instituto científico para a hospitalização e o cuidado] San Raffaele, Milão, pesquisadores verificados como a matemática cardíaca pode sustentar e consolidar o estudo electrofisiológico na localização de áreas da intervenção na parede do coração.

Os algoritmos cada vez mais rápidos, que reservarão executar este tipo de análise no tempo real, assim acelerando significativamente o processo decisional relacionaram-se à cirurgia, igualmente alcançaram uma fase avançada de revelação.

Um modelo está sendo desenvolvido actualmente em parceria com o hospital de Sacco, Milão, para fornecer indicações precisas para o cirurgião de coração em como executar myectomy (remoção) de uma parcela do septo interventricular usando um custo muito baixo, análise não invasora.

Este tratamento é esse que é o mais amplamente utilizado tratar a cardiomiopatia obstrutiva hypertrophic, que consiste em um engrossamento septal que faça duramente para ejectar o sangue do ventrículo esquerdo na aorta de ascensão.

A simulação matemática é introduzida na fase pré-operativa e foi considerada por médicos como uma ferramenta de guiamento eficaz para esta operação cirúrgica.

Uma ferramenta computacional adicional foi desenvolvida em parceria com a cardiologia e os departamentos da radiologia do hospital do carmim do del de S. Maria, Rovereto (TN), para melhorar a terapia resynchronisation cardíaca (CRT), que consiste em implantar um dispositivo capaz de restaurar a sincronização correcta da contracção de coração danificaram por desordens da condução ou pela presença de cicatrizes.

Com tal fim, os cardiologistas têm que traçar o ventrículo esquerdo para detectar sua actividade elétrica introduzindo um cateter-eléctrodo nos vasos sanguíneos.

O instrumento matemático actualmente validado reservará reduzir consideravelmente a duração de traço e, assim, a exposição paciente ao tratamento invasor, além da colocação de guiamento do cateter na posição a mais curativa para a parada cardíaca de apresentação paciente.

Como mostrado por estes exemplos, o iHEART abriu horizontes novos entre a matemática e a medicina translational, e estabeleceu a acção coordenada e sistemática entre as universidades e os hospitais, criando uma figura profissional nova na relação entre a matemática, a tecnologia biológica, a medicina e a ciência dos dados.

Em conseqüência de todas as parcerias clínicas novas, e da actividade integrada de nossos pesquisadores novos (alunos de doutoramento e graduados da pós-graduação) com a aquela de pesquisadores hospital-baseados, nós pavimentaremos a maneira para uma disciplina nova, a saber a medicina computacional.”

Alfio Quarteroni, professor e gestor de projecto, di Milão de Politecnico

Di Milão do professor, do Politecnico de Alfio Quarteroni, Milão, Itália e professor emérito, EPFL, Lausana, Suíça reconhecido como um dos matemáticos os mais diferenciados no mundo, famoso para aplicar a matemática aos campos os mais diversos: indústria aeroespacial, poluição ambiental, impacto dos terremotos em construções civis, planeamento urbano, medicina, e mesmo esportes competitivos.

Particularmente, participou em produzir os aviões solares do impulso, e dirigiu a equipe dos pesquisadores que desenvolveram o modelo matemático para Alinghi, vencedor suíço do iate duas vezes do copo da América prestigiosa, do copo de navigação, para duas edições consecutivas da raça, em 2003 e de 2007.