iHEART, un cuore virtuale per prevenire le malattie cardiache

Alfio Quarteroni, matematico italiano che insegna all’Ecole Polytechnique Fédérale di Losanna, ha messo a punto iHEART, un modello matematico completo per studiare il comportamento del cuore umano e delle sue patologie che, grazie ad equazioni complesse, si può adattare ad ogni singolo paziente.

Il progetto di Quarteroni ha ottenuto un ERC Advanced Grant da 2.350.000 euro per 5 anni, i fondi europei assegnati ai progetti di punta presentati da un singolo scienziato. Il matematico ha annunciato di voler costituire, proprio con quei fondi, un’equipe di ricerca al Politecnico di Milano: un rientro di cervelli che coinvolgerà 25-30 ricercatori di età compresa tra 23 e 30 anni.

“Ho scelto il Politecnico perché è un’eccellenza a livello internazionale e perché lo conosco bene: qui ho fondato anni fa un laboratorio di modellistica e calcolo scientifico, il Mox, in cui lavorano più di 50 ricercatori di straordinario livello” – dice il matematico.

Equazioni di fisica e biologia

Lo scopo di iHEART è quello di realizzare un modello realistico completo del cuore umano, basandosi su equazioni fisiche e dati biologici come ecografia, risonanza magnetica e tomografia assiale, da un archivio di migliaia di pazienti.

Un lavoro complesso

Impresa non facile perché si dovranno integrare tutti i professi della funzione cardiaca, che coinvolgono diversi ambiti:

• campo elettrico: dal momento che il cuore “batte” per impulsi elettrici che provocano la contrazione del miocardio e fanno funzionare la “pompa” cardiaca;
• la mecccanica: per studiare il modello di contrazione e dilatazione;
• la fluidodinamica: per capire come si comporta il sangue all’interno dei ventricoli e degli atrii;
• la dinamica dell’apertura e chiusura delle valvole cardiache.

Un grande passo

Diverse le ricadute di questo studio, tutte dal grosso potenziale considerando che si può prevenire l’80% di queste patologie e che le malattie cardiache e cardiocircolatorie in Europa sono responsabili del 45% delle morti naturali; alti anche i costi stimati per il sistema socio-sanitario continentale, per far fronte a queste patologie, sono di oltre 190 miliardi di euro l’anno.

“Il modello che vogliamo costruire basandoci su equazioni consentirà ai medici di capire meglio il funzionamento del cuore di prevenire alcune patologie senza bisogno di indagini invasive, di migliorare l’intervento terapeutico e chirurgico, quando necessari e di effettuare indagini e ottenere informazione su campi che fino ad ora non erano indagabili dai medici; possiamo studiare la vorticità del flusso del sangue all’interno dei ventricoli, capire quali sono e come si comportano le forze che agiscono sulle valvole cardiache, studiare il potenziale elettrico durante la fibrillazione e l’infarto” – spiega Quarteroni.

Lo scienziato italiano è uno dei più noti matematici applicati al mondo; è stato in grando infatti di applicare la matematica in diversi ambiti come: l’analisi del rischio sismico, comportamento e processi di inquinamento, performance del Solar Impulse (l’aereo alimentato ad energia solare) e l’ottimizzazione delle forme della barca Alinghi, vincitrice di due edizioni dell’America’s Cup.

A questa eccellenza italiana facciamo tanti complimenti ed un grosso in bocca al lupo per questo progetto che migliorerà le nostre vite.