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Harvard University: individuazione più rapida dei problemi cardiaci occulti

 
 

Gli attacchi cardiaci, la principale causa di morte su scala mondiale, sono causati dal distacco della placca (o ateroma) che si forma sulle pareti arteriose e dal conseguente blocco del flusso sanguigno verso il cuore.

SFIDA

Sino all’80% degli attacchi cardiaci è causato da placche non rilevabili dall’imaging medicale convenzionale. Anche il 20% rilevabile può essere individuato solo con procedure endoscopiche invasive che prevedono l’inserimento di sottili tubazioni nel paziente nell’intento di scattare immagini delle placche arteriose.

Questo livello di incertezza in relazione alla precisa posizione di placche potenzialmente letali è un problema significativo per i cardiologi. Storicamente, la decisione di inserire o meno stent arteriosi nei pazienti è sempre stata una sorta di azzardo calcolato da parte degli specialisti. Conoscere con esattezza la posizione della placca migliorerebbe nettamente la cura dei pazienti e permetterebbe di salvare molte vite.

SOLUZIONE

Un gruppo di ricercatori, fra cui i dottori della Harvard Medical School e del Brigham & Women’s Hospital di Boston, Massachusetts, hanno scoperto un metodo non invasivo per individuare placche pericolose nelle arterie dei pazienti. Sfruttando la eccezionale potenza di calcolo delle GPU, possono creare un modello altamente individualizzato del flusso sanguigno di un paziente in uno studio del flusso ematico denominato emodinamica.

La formazione di placche è altamente correlata alla forma (o geometria) della struttura arteriale di un paziente. Le curve di un’arteria in generale sono proprio le aree nelle quali si concentrano in modo maggiore le placche pericolose.

Usando dispositivi di imaging come una scansione CT, gli scienziati sono in grado di creare un modello del sistema circolatorio di un paziente. A questo punto è possibile creare su computer una simulazione avanzata di fluidodinamica del flusso ematico attraverso le arterie del paziente per individuare le aree di riduzione dello sforzo di taglio endoteliale sulle pareti arteriose. Una simulazione di questa complessità richiede la modellazione dei miliardi di elementi che compongono il fluido che attraversa il sistema arterioso. Un’area di sforzo di taglio ridotto indica che sulle pareti interne dell’arteria si è formata una placca che impedisce il contatto tra il flusso ematico e la parete stessa. L’output complessivo della simulazione fornisce ai medici una mappa del rischio di aterosclerosi. La mappa fornisce ai cardiologi la posizione delle placche occulte e può fungere da indicatore per l’eventuale posizionamento di stent. Tutta questa massa di informazioni viene ottenuta senza tecniche di imaging invasive o interventi di chirurgia esplorativa.

IMPATTO

Le GPU offrono una potenza di calcolo sino a 20 volte superiore e prestazioni superiori di un intero ordine di grandezza (a parità di costo) alle applicazioni di ricostruzione delle immagini e di simulazione del flusso ematico, rendendo finalmente pratiche a livello clinico queste tecniche di simulazione avanzata. Senza le GPU, la quantità di apparecchiature di computing — in termini di dimensioni e spesa – renderebbe inutilizzabile l’approccio emodinamico. Dal momento che permette di rilevare le placche arteriose pericolose con un anticipo superiore a quello di qualsiasi altro metodo, si prevede che questa scoperta rivoluzionaria possa salvare un gran numero di vite umane quando sarà approvata per l’installazione e l’uso negli ospedali e nei centri di ricerca.

La CT a 320 rilevatori-riga ha permesso l’imaging coronarico a singolo battito cardiaco: l’intera opacizzazione per contrasto coronarico può essere valutata in un singolo istante. Il percorso tridimensionale completo delle arterie, a sua volta, permette ai ricercatori di simulare il flusso ematico al suo interno usando simulazioni di fluidodinamica computazionale e, successivamente, calcolando lo sforzo di taglio endoteliale.



 
 
 
 
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