I risultati del progetto iHEART pubblicati sulla rivista «Nature Scientific Reports»

Un modello matematico e computazionale del cuore umano, interamente sviluppato al Politecnico di Milano, pensato per lo studio di patologie coronariche, è l’elemento centrale di una ricerca pubblicata sulla rivista «Nature Scientific Reports». Il progetto, frutto della collaborazione tra il laboratorio MOX del Dipartimento di Matematica e il LaBS del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica "Giulio Natta", presenta i risultati dell’iHEART Simulator.

L'iHEART Simulator è il risultato di anni di ricerca nel quadro del progetto iHEART (Integrated Heart), finanziato dall'Unione Europea attraverso un ERC Advanced Grant, diretto e coordinato dal Professor Alfio Quarteroni.

Ciò che rende iHEART Simulator unico è la sua capacità di integrare in un'unica piattaforma i complessi processi dell'elettromeccanica, dell'emodinamica e della perfusione cardiaca. Questo livello di integrazione offre una precisione biofisica senza precedenti nella simulazione delle funzionalità cardiache e delle relative patologie.

Questo modello trova applicazione nell'analisi delle patologie coronariche, come le ischemie e l'infarto miocardico acuto. Grazie all'iHEART Simulator, i ricercatori saranno in grado di studiare queste malattie in modo più dettagliato e accurato, aprendo la strada a nuove terapie.

In collaborazione con l'IRCCS Ospedale San Raffaele di Milano e con l’Humanitas Research Hospital di Milano, il progetto iHEART ha sviluppato modelli matematici per comprendere le aritmie cardiache come la tachicardia ventricolare o la fibrillazione atriale. Sono inoltre in avanzata fase di sviluppo algoritmi sempre più rapidi, che consentiranno di velocizzare il processo decisionale dell’intervento.

In collaborazione con l'Ospedale Sacco di Milano, è stato inoltre sviluppato un modello che guida i cardiochirurghi nella rimozione di parte del setto interventricolare per trattare la cardiomiopatia ipertrofica ostruttiva. La simulazione matematica si inserisce nella fase preoperatoria ed è stata considerata dai medici come efficace strumento di guida per il delicato intervento.

In collaborazione con l'Ospedale S. Maria del Carmine di Rovereto (TN), è stato creato uno strumento matematico per ottimizzare la terapia di risincronizzazione cardiaca. Ciò riduce il tempo di mappatura del ventricolo sinistro, necessario per l'impianto di un dispositivo di risincronizzazione, e quindi i tempi di esposizione del paziente ad un trattamento invasivo.

I risultati di questo studio sono stati presentati in una Plenary Lecture dal Professor Quarteroni alla conferenza ICIAM 2023 a Tokyo, dove è stato insignito del prestigioso Lagrange Prize dall'International Council for Industrial and Applied Mathematics (ICIAM).

A comprehensive mathematical model for cardiac perfusion

Alberto Zingaro, Christian Vergara, Luca Dede’, Francesco Regazzoni & Alfio Quarteroni
Scientific Reports volume 13, Article number: 14220 (2023)

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