Le crescenti richieste di qualità, sicurezza e valore nella chirurgia cardiotoracica, in combinazione con il progresso e l'accelerazione delle soluzioni di salute digitale e della tecnologia dell'informazione, offrono un'opportunità unica per migliorare contemporaneamente l'efficienza e l'efficacia nella chirurgia cardiotoracica. 

Questo progetto sulla salute digitale esplora e rivede l'integrazione dei dati, l'elaborazione dei dati, la modellazione complessa, la telemedicina con monitoraggio remoto e la sicurezza informatica mentre modellano il futuro della chirurgia cardiotoracica.

Le potenti tecnologie computazionali e la programmazione avanzata hanno portato a interessanti opportunità nella chirurgia cardiotoracica. Ad esempio, la "modellazione computazionale" mira a migliorare le tecniche e le conoscenze esistenti fornendo ai chirurghi modelli virtuali che imitano l'anatomia, la fisiologia e la patologia umana. Una tecnologia simile è stata utilizzata in altre discipline e industrie per molti anni, ma la modellazione di tessuti e organi umani è più complessa e di maggiore importanza, con un grande impatto sulla cura del paziente. Questi modelli possono simulare realisticamente varianti dell'anatomia normale e fornire informazioni sugli effetti o sull'impatto delle forze esterne o degli impianti intracardiaci. Il nostro centro di ricerca ha una grande esperienza in questo contesto. Diversi studi sono già stati pubblicati da una vera collaborazione tra medici cardiovascolari e bio ingegneri. Allo stesso modo, questi modelli possono conferire la capacità di misurare variabili emodinamiche come pressione, stress e flusso in qualsiasi camera durante il ciclo cardiaco. La modellazione della struttura e della funzione cardiaca è migliorata dai primi concetti di relazioni stress-deformazione che si basano sulla legge di Laplace fino a una comprensione avanzata della funzione miocardica regionale. Ad esempio, i calcoli numerici vengono utilizzati per acquisire le variazioni del volume della camera, degli spessori delle pareti, delle forze multivettoriali e di altre proprietà esclusive del cuore umano. Tuttavia, le sfide inerenti alla creazione di modelli biologici come i modelli cardiaci richiedono hardware, software e personale avanzati, limitando così l'uso diffuso in questo frangente.

L'uso di modelli computazionali in cardiochirurgia ha portato a una maggiore comprensione degli effetti di varie tecniche chirurgiche e ha accelerato lo sviluppo di dispositivi impiantabili per la correzione dei disturbi cardiaci. Ad esempio, l'analisi del modello del paracadute CardioKinetix (Menlo Park, CA), un dispositivo utilizzato per la ridistribuzione dello stress dopo un infarto del miocardio, ha dimostrato cambiamenti di tensione in tutto il tessuto cardiaco circostante dopo l'impianto del dispositivo. La valutazione di un altro dispositivo, l'Acorn CorCap Cardiac Support Device (Acorn Cardiovascular, St Paul, MN), ha mostrato la riduzione desiderata dello stress sulla parete, ma ha anche previsto una successiva riduzione della gittata sistolica derivante dalle alterazioni delle forze di Frank-Starling. La modellizzazione della procedura Dor, destinata al trattamento degli aneurismi del ventricolo sinistro, ha dimostrato una riduzione insufficiente della ridistribuzione dello stress sulla parete, una misurazione impossibile da ottenere in vivo. La modellazione computazionale dell'anuloplastica mitralica chirurgica ha simulato gli effetti dei cambiamenti del contorno anulare mitralico e degli sforzi di sutura sul tessuto cardiaco circostante in un ambiente dinamico, mentre altri modelli hanno fornito agli operatori sanitari l'opportunità di comunicare meglio i dettagli dell'anatomia e delle riparazioni nei pazienti con cardiopatia congenita.

Il nostro progetto di ricerca mira a: 

• fornire le conoscenze di base di medicina cardiovascolare;
• fornire le conoscenze di base sul funzionamento dei modelli computazionali;
• fornire le conoscenze di base relativamente all'imaging cardiaco
• acquisire le competenze sui devices impiegati in chirurgia cardiaca 
• suggerire l'applicazione dei modelli computazionali, di stampa tridimensionale in chirurgia cardiaca;
• integrare le conoscenze fornite al fine di sviluppare sistemi clinicamente utili e fruibili dalle aziende manifatturiere