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Nuevo modelo matemático para estudiar el comportamiento del corazón humano

Ahora alcanzando su tercer año, proyecto “iHEART” de los di Milano, ganador de Politecnico de un Grant avance ERC del euro 2.350.000, se ha fijado la meta ambiciosa de crear un modelo matemático completo para estudiar el comportamiento del corazón humano y de sus patologías, una clase de “microscopio virtual.”

Esto integra todos los procesos de la función cardiaca, a saber propagación eléctrica del impulso, activación celular, contracción y relajación del miocardio durante la fase sistólica y diastólica, dinámica de fluidos de la sangre en ventrículos y atrios, y dinámica del orificio-cierre de las cuatro válvulas cardiacas.

La investigación realizada hasta la fecha ha permitido ya iniciar operaciones de ciertos subproblemas, que están atrayendo considerable interés en la comunidad médica. Por lo tanto, de estudios de viabilidad, el foco ha cambio a las pruebas de campo tempranas, en las cuales los matemáticos y los doctores cooperan para optimizar estas nuevas herramientas en el marco de los procedimientos quirúrgicos delicados previstos para resolver ciertas condiciones cardiacas muy importantes.

Algunos ejemplos se dan abajo.

Los modelos desarrollados por el iHeart del proyecto han llevado a la producción de indicaciones cuantitativas en los factores que contribuyen para accionar y para mantener arritmias, tales como taquicardia ventricular. Los métodos quirúrgicos tradicionales consisten en la ejecución de las ablaciones del transcatheter, que permiten, vía radiofrecuencias, desactivar las áreas anormales que causan la arritmia.

En colaboración con la unidad de Arrhythmology y con la unidad cardiaca de la electrofisiología del hospital de IRCCS [instituto científico para la hospitalización y el cuidado] San Rafael, Milán, investigadores verificados cómo las matemáticas cardiacas pueden apuntalar y consolidar estudio electrofisiológico en la localización de las áreas de la intervención en la pared del corazón.

Los algoritmos cada vez más rápidos, que permitirán realizar este tipo de análisis en tiempo real, así acelerando importante el proceso decisorio se relacionaron con la cirugía, también han alcanzado una fase avanzada del revelado.

Un modelo se está desarrollando actualmente en colaboración con el hospital de Sacco, Milán, para ofrecer las indicaciones exactas para el cirujano de corazón en cómo realizar myectomy (retiro) de una porción del tabique interventricular usando un costo muy bajo, análisis no invasor.

Este tratamiento es el que es el más ampliamente utilizado tratar la cardiomiopatía obstructora hipertrófica, que consiste en un espesamiento septal que haga difícilmente para expulsar sangre del ventrículo izquierdo en la aorta ascendente.

La simulación matemática se inserta en la fase preoperativa y era considerada por los médicos como herramienta que conduce efectiva para esta operación quirúrgica.

Una herramienta de cómputo adicional se ha desarrollado en colaboración con la cardiología y los departamentos de la radiología del hospital del carmín del de S. Maria, Rovereto (TN), perfeccionar la terapia resincronización cardiaca (CRT), que consiste en implantar un dispositivo capaz de restablecer la sincronización correcta de la contracción de corazón empeoraron por desordenes de la conducción o por la presencia de cicatrices.

Con este fin, los cardiólogos tienen que correlacionar el ventrículo izquierdo para descubrir su actividad eléctrica insertando un catéter-electrodo en los vasos sanguíneos.

El instrumento matemático actualmente validado permitirá reducir considerablemente la duración de correspondencia y, así, la exposición paciente al tratamiento invasor, además de la colocación del catéter que conduce en la posición más curativa para el actual paro cardíaco paciente.

Como se muestra por estos ejemplos, el iHEART ha abierto nuevos horizontes entre las matemáticas y el remedio de translación, y ha establecido la acción coordinada y sistemática entre las universidades y los hospitales, creando una nueva figura profesional en el interfaz entre las matemáticas, la bioingeniería, el remedio y la ciencia de los datos.

Como resultado de todas las nuevas sociedades clínicas, y de la actividad integrada de nuestros investigadores jovenes (los estudiantes del doctorado y los graduados del postdoctorado) con el de investigadores hospital-basados, pavimentaremos la manera para una nueva disciplina, a saber el remedio de cómputo.”

Alfio Quarteroni, profesor y gestor de proyecto, di Milano de Politecnico

Los di Milano del profesor, de Politecnico de Alfio Quarteroni, Milán, Italia y el profesor emérito, EPFL, Lausanne, Suiza reconocieron como uno de los matemáticos más polifacéticos del mundo, famoso por aplicar matemáticas a los campos más diversos: industria aeroespacial, contaminación ambiental, impacto de terremotos en edificios civiles, formulación de planes urbana, remedio, e incluso deportes competitivos.

Determinado, él participó en producir los aviones solares del impulso, y dirigió a las personas de los investigadores que desarrollaron el modelo matemático para Alinghi, el ganador suizo del yate dos veces de la copa de la América prestigiosa, de la copa navegante, para dos ediciones consecutivas de la carrera, en 2003 y 2007.