Animazioni 3D per scoprire le cause dell’arteriosclerosi

A partire da immagini acquisite con la Tac (Tomografia assiale computerizzata) è possibile realizzare al computer una mappatura del flusso emodinamico su grande scala per comprendere i meccanismi alla base delle malattie cardiovascolari, come l’arteriosclerosi. È questo l’intento di un progetto di ricerca frutto della collaborazione tra l’Istituto dei processi chimico fisici (Ipcf) e l’Istituto per le applicazioni del calcolo (Iac) del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) e l’Università di Harvard. 
“Da alcuni anni la comunità scientifica ritiene che lo sviluppo delle placche arteriosclerotiche sia collegato a una serie di disturbi fluidodinamici della circolazione sanguigna”, ha spiegato Simone Melchionna, ricercatore Ipcf-Cnr e coordinatore del progetto. “Da qui l’idea di studiare le condizioni che determinano la manifestazione delle malattie cardiovascolari e dei disturbi fluidodinamici, attraverso l’individuazione delle cause biomeccaniche del problema”.
Lo studio prevede l’utilizzo di una tecnologia in rapido sviluppo basata sulle Gpu, le cosiddette schede grafiche ad alte prestazioni. “Attraverso queste schede, presenti in qualsiasi computer per visualizzare un’immagine o animare un videogioco, è possibile simulare sistemi di diverse dimensioni con decine di miliardi di variabili e miliardi di globuli rossi”, ha aggiunto il ricercatore. “Per quanto riguarda invece la mappatura del sangue, solitamente si parte dalle immagini bidimensionali acquisite mediante la Tac di una particolare zona del corpo, ad esempio le coronarie o la carotide, ricostruendo tridimensionalmente la topologia cardiovascolare. I grandi vasi vengono quindi inseriti all'interno dello strumento computazionale, consentendo così di studiare non solo gli elementi costitutivi del sangue, ma anche la sua capacità di adattamento e la sua plasticità in caso di problemi fluidodinamici legati a malattie cardiovascolari”.
L’apparecchiatura, al pari di una tomografia, è poco più grande di un computer ordinario e può essere alloggiata in un qualsiasi ambulatorio, direttamente utilizzabile dal medico. Lo strumento, già in uso presso l’Università di Harvard, si sta affermando anche in Italia dove sta crescendo l’interesse per il calcolo emodinamico.
“L’arteriosclerosi – ha concluso Melchionna – è la patologia più diffusa del sistema arterioso e, insieme alle altre malattie cardiovascolari, costituisce la principale causa di decesso nei paesi industrializzati, di cui circa il 50% in modo improvviso e asintomatico, senza sottovalutare le gravi conseguenze invalidanti successive a episodi quali infarto, trombosi o ictus”. Il progetto, ha concluso il ricercatore, “apre nuove strade nella comprensione delle cause profonde delle malattie cardiovascolari, offrendo valide indicazioni anche sul piano chirurgico e terapeutico, oltre che della prevenzione, tanto che i risultati ottenuti hanno valso al gruppo di ricerca la selezione come finalisti al prestigioso premio Gordon Bell per il secondo anno consecutivo”.