La scienza computazionale per terapie cardiache più efficaci

Il nostro organismo è un insieme di sistemi altamente complessi, a loro volta composti da organi e apparati ciascuno regolato da processi chimici e fisici estremamente complessi ma ciascuno descrivibile utilizzando formule fisiche, chimiche e matematiche. Da qui, quindi, l’opportunità che le scienze computazionali offrono alla medicina e, più in generale, al mondo della ricerca scientifica e all’innovazione terapeutica.

Grazie al supercalcolo è infatti possibile, partendo da modelli matematici, arrivare ad elaborare simulazioni estremamente dettagliate che si approssimano a quanto osservato nel corpo umano. Immagini virtuali della realtà, fondamentali per la salute ed il benessere dell’uomo.

Il Centro di Medicina Computazionale in Cardiologia (CCMC), frutto della collaborazione interdisciplinare tra Istituto di scienza computazionale dell’USI e Cardiocentro Ticino, favorisce lo sviluppo di nuovi approcci computazionali e strumenti applicativi per estendere le conoscenze sul sistema cardiocircolatorio, migliorando la diagnosi attraverso l'analisi integrata di più fonti di dati e personalizzando l’uso di varie terapie cardiologiche. Il tema è molto rilevante e sempre di attualità, poiché riguarda molti milioni di persone in Europa e diverse centinaia di migliaia in Svizzera. Infatti, nonostante gli enormi progressi della scienza e della tecnica, le malattie cardiache sono ancora il problema numero uno della salute pubblica nei paesi sviluppati e rappresentano un’importante fetta dei costi sostenuti da parte dei diversi sistemi sanitari nazionali.

Le ricerche condotte presso il Centro di Medicina Computazionale spaziano dalle alterazioni del ritmo del cuore (p.es. la fibrillazione atriale), agli effetti che alterazioni genetiche (per es. la sindrome di Brugada o la sindrome del QT breve o lungo) o malattie quali l’infarto possono provocare sul funzionamento del muscolo cardiaco (p.es. scompenso cardiaco) o sull’attivazione elettrica del cuore. In ciascuna di queste patologie è oggigiorno possibile ottenere informazioni dettagliate del cuore in ciascun paziente usando ad esempio l’elettrocardiogramma o le immagini ottenute da una risonanza magnetica o una TAC. Queste informazioni vengono poi rielaborate sulla base di modelli di fisiologia e fisiopatologia e tradotte in numeri. Grazie alle scienze computazionali e con l’utilizzo quindi, di complesse equazioni matematiche, risulta così possibile determinare l’alterazione elettrica e/o meccanica del cuore, ma soprattutto è possibile applicare in maniera virtuale terapie elettriche come un pacemaker e stimolare in maniera artificiale una, due o tre camere del cuore, oppure effettuare piccole bruciature terapeutiche e curare così impulsi anomali del cuore, o addirittura applicare farmaci per valutarne gli effetti sulla contrazione del cuore o sul ritmo. Si riesce così ad identificare la migliore terapia per quella particolare patologia cardiaca in quel determinato stadio di malattia di un determinato paziente. Insomma: una vera medicina personalizzata.

In questo modo, in futuro, si potranno estendere sempre più le possibilità di sperimentazione aprendo la strada alla produzione di terapie farmacologiche, elettriche e meccaniche più efficaci a tutto beneficio della vita dell’uomo e dei costi della salute.