Il simulatore iHEART, sviluppato presso il Politecnico di Milano, è un modello matematico e computazionale del cuore umano progettato per lo studio delle malattie delle arterie coronarie. Questo simulatore unico integra i complessi processi di elettromeccanica, emodinamica e perfusione cardiaca in una singola piattaforma, offrendo un’accuratezza senza precedenti nella simulazione della funzione cardiaca e delle malattie ad essa correlate.
Uno degli aspetti innovativi di questa ricerca è l’applicazione del simulatore iHEART all’analisi delle malattie delle arterie coronarie, compresa l’ischemia e l’infarto miocardico acuto. Utilizzando questo simulatore, i ricercatori possono studiare queste malattie in maggior dettaglio ed accuratezza, aprendo la porta a nuove opportunità terapeutiche.
In collaborazione con l’IRCCS Ospedale San Raffaele di Milano e l’Ospedale di Ricerca Humanitas a Milano, il progetto iHEART ha anche sviluppato modelli matematici per comprendere aritmie cardiache come la tachicardia ventricolare e la fibrillazione atriale. Questi modelli hanno consentito ai ricercatori di identificare i fattori chiave nell’insorgenza e nel mantenimento di queste aritmie. Inoltre, l’utilizzo di algoritmi sempre più veloci consente l’analisi in tempo reale, accelerando significativamente il processo decisionale chirurgico.
In collaborazione con l’Ospedale Sacco di Milano, il progetto iHEART ha creato un modello per guidare i chirurghi cardiaci nella rimozione di una porzione del setto interventricolare per il trattamento della cardiomiopatia ostruttiva ipertrofica. Questa simulazione matematica si è rivelata uno strumento efficace nella fase preoperatoria, fornendo una guida durante questa delicata chirurgia.
Inoltre, in collaborazione con l’Ospedale Santa Maria del Carmine di Rovereto, è stato sviluppato uno strumento matematico per ottimizzare la terapia di resincronizzazione cardiaca. Questo strumento riduce il tempo di mappatura del ventricolo sinistro, che è cruciale nell’impianto di un dispositivo di resincronizzazione. Di conseguenza, riduce il tempo di esposizione del paziente a trattamenti invasivi e guida il posizionamento del catetere nella posizione più efficace per il paziente scompensato.
Il simulatore iHEART è il risultato di anni di ricerca nell’ambito del progetto “iHEART” (Heart Integrato). Il professor Alfio Quarteroni ha diretto e coordinato questo progetto, che aveva lo scopo di sviluppare il primo modello matematico completo del cuore umano e delle sue malattie. Il professor Quarteroni ha ricevuto il Premio Lagrange dal Consiglio Internazionale per le Matematiche Industriali e Applicate (ICIAM) per il suo lavoro, presentato alla Conferenza ICIAM 2023 a Tokyo.
In conclusione, il simulatore iHEART offre un approccio rivoluzionario allo studio e alla comprensione delle malattie cardiache. La sua capacità di integrare più processi in una singola piattaforma consente ai ricercatori di ottenere un’accuratezza biofisica senza precedenti. Con ulteriori sviluppi e ricerche, questo simulatore potrebbe aprire la strada a terapie e interventi innovativi per migliorare la vita dei pazienti affetti da malattie cardiache.
Fonti:
– Alberto Zingaro et al, A comprehensive mathematical model for cardiac perfusion, Scientific Reports (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-41312-0
– Politecnico di Milano
