RICERCA ITALIANA     

SurgAid: nuovi metodi di diagnosi e supporto nella procedura chirurgica di riparazione valvolare mediante l’integrazione di modelli agli elementi finiti ed elaborazione avanzata di immagini ecocardiografiche 4D.

Politecnico di Milano

Abstract

Lo scopo del progetto SurgAid è di sviluppare e applicare nuovi metodi per il supporto e la diagnosi nella chirurgia riparativa della valvola mitrale (VM), basati sulla integrazione delle tecniche di modellizzazione a elementi finiti (FEM ) con metodologie avanzate di elaborazione di immagini ecocardiografiche 4D.
Il rigurgito della VM associato alla presenza di prolasso degenerativo è una delle più comuni patologie valvolari nei paesi industrializzati, ed è caratterizzato da elevata mortalità e morbidità. La riparazione valvolare associata ad annuloplastica, cioè l’impianto di un anello protesico sull’annulus valvolare, è oggi la principale terapia chirurgica utilizzata in questi casi. Tuttavia, esistono alcune domande cliniche ancora senza risposta legate a questo tipo di approccio: 1) quali dovrebbero essere le caratteristiche dell’anello protesico per avere massimo beneficio per il paziente nella fase di rimodellamento post-operatorio del ventricolo sinistro (VS)? 2) Quale effetto ha l’interazione tra l’anello e l’apparto sub-valvolare nei confronti della morfologia 3D e della dinamica della valvola a breve e lungo termine?
I recenti sviluppi nel settore dell’imaging basato su ultrasuoni permettono a tutt’oggi di ottenere non invasivamente immagini ecocardiografiche tridimensionali in tempo reale (E3D) che potenzialmente possono fornire parametri quantitativi in grado di rispondere alle precedenti domande. Tuttavia, le opportune metodiche per l’analisi e la >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Enrico Gianluca Caiani Politecnico di MILANO

Obiettivo del Programma di Ricerca

L’obiettivo del progetto SurgAid consiste nello sviluppo e applicazione di metodologie innovative per la diagnosi e il supporto nelle procedure di riparazione chirurgica della valvola mitrale, sulla base dell’analisi combinata e dell’integrazione dell’approccio di modellizzazione ad elementi finiti (FEM) con la quantificazione di immagini ecocardiografiche 4D ottenuta tramite tecniche avanzate di elaborazione.
Il progetto ha sia un carattere di interdisciplinarietà (coinvolge competenze di ingegneria biomedica, elettronica e meccanica) che di multidisciplinarietà (è svolto in collaborazione con cardiochirurghi, cardiologi e tecnici di imaging cardiaco degli istituti clinici partner).

Nell’ambito del trattamento del prolasso della VM, la dilatazione dell’annulus è responsabile del processo degenerativo della VM verso un rigurgito severo. Diverse tecniche chirurgiche sono state sviluppate per ottimizzare e stabilizzare l’annulus della VM, tramite l’impianto di anelli biologici o artificiali. Attualmente sono disponibili in commercio diversi anelli, ciascun con le proprie caratteristiche morfologiche (anello completo o incompleto, rigido, semi rigido o flessibile, planare o non planare, etc). Ciononostante, la scelta dell’anello da impiantare viene effettuata seguendo un criterio di casualità, in quanto non esistono dati in-vivo a supporto della decisione clinica. Inoltre, altre domande cliniche rimangono ancora senza risposta: 1) la conoscenza attuale >>>

Risultati parziali attesi

Il raggiungimento degli obiettivi previsti produrrà diversi risultati specifici che costituiranno i “deliverables” del progetto SurgAid. Tali risultati attesi sono elencati nel seguito, distintamente per ogni work package, congiuntamente con le loro potenziali implicazioni:

WP1: realizzazione del Portale Web SurgAid; sistema di gestione e condivisione dei documenti; report periodico (ogni 6 mesi) sullo stato di avanzamento dei lavori; rendiconto scientifico e amministrativo annuale; report finale delle attività del progetto.

Potenziali implicazioni: l’impelmentazione delle azioni più opportune per favorire lo scambio dei dati e delle informazioni tra i Partners e per monitorare l’attività del progetto andranno a beneficio della ricerca e del raggiungimento degli obiettivi attesi.

WP2: generazione di un archivio di immagini E3D ottenute dalla popolazione di pazienti inclusi nello studio, acquisite pre e post intervento (a 3 e 6 mesi dall’operazione chirurgica).

Potenziali implicazioni: questo ampio archivio rappresenta una raccolta unica di immagini che potrebbero essere utilizzati anche in studi multicentrici internazionali incentrati sull’analisi del prolasso della VM e del suo trattamento chirurgico.

WP3: sviluppo di un algoritmo per il tracking 3D nel ciclo cardiaco dell’annulus mitralico; definizione dei parametri utilizzabili clinicamente per descrivere la dinamica della VM sia globalmente sia >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Il prolasso organico degenerativo della valvola mitrale (VM) con rigurgito severo è una delle patologie valvolari più frequenti nei paesi industrializzati e si accompagna ad un alto rischio di morbilità e mortalità [1]. Tale patologia modifica le dimensioni dell'orifizio della VM e comporta la presenza di un volume di sangue rigurgitante in atrio sinistro. Le cause di insufficienza mitralica possono essere molteplici (cardiomiopatia reumatica, dilatativa, ischemica) e dipendentemente da queste gli effetti ed il decorso della malattia possono variare considerevolmente in termini di stabilità e di relativi trattamenti (farmacologico o chirurgico, mediante riparazione o sostituzione valvolare) [2]. Negli ultimi 15 anni la prognosi dei pazienti con insufficienza mitralica è significativamente migliorata. Ciò è dovuto ad una serie di progressi che si sono verificati in campo diagnostico con l'ecocardiografia, in campo chirurgico con l'introduzione delle tecniche di riparazione valvolare e/o di nuove protesi valvolari, e in campo medico con lo sviluppo di utili linee guida per la scelta del momento più appropriato per l'intervento chirurgico.
La riparazione della VM, se tecnicamente eseguibile, è attualmente il trattamento clinico primario per pazienti affetti da prolasso. Rispetto alla sostituzione valvolare essa ha il vantaggio di preservare l’apparato sub-valvolare (ovvero corde tendinee e muscoli papillari), mantenendo così la continuità tra >>>