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Un software per programmare gli interventi chirurgici
Gli interventi di cardiochirurgia potrebbero presto beneficiare di un banco di prova elettronico, sotto forma di simulazioni 3-D della fluidodinamica all'interno del cuore, conseguente alle possibili scelte chirurgiche, da effettuare prima dell'intervento.
di 15-03-07
Un nuovo sistema informatico aiuta i chirurghi a programmare ed a provare le procedure cardiache. Dei ricercatori del Georgia Tech e della Emory University hanno sviluppato un software innovativo per aiutare i chirurghi ad ottimizzare le procedure di intervento prima di entrare in camera operatoria. Il software permette di manipolare un modello tridimensionale del cuore sul computer. Una volta che il medico ha alterato il modello in modo da includere la desiderata configurazione vascolare che desidera ottenere, il programma utilizza algoritmi di dinamica dei fluidi per simulare lo scorrimento del sangue e provare come funziona il cuore così modificato. L'obiettivo del progetto è di sviluppare un sistema completo per gestire le necessità della chirurgia cardiovascolare, dalla pianificazione alla valutazione. Il programma è stato scritto per esaminare uno tra i più comuni e complessi problemi cardiaci congeniti: il ventricolo singolo. I bambini che nascono con questo difetto hanno solamente il ventricolo sinistro, invece di averne due. Nei pazienti sani, il ventricolo destro pompa il sangue deossigenato attraverso le arterie ai polmoni, mentre il sinistro riceve il sangue ossigenato dalle vene e lo invia ad ogni organo del corpo. La miscela di sangue che si crea nel ventricolo singolo compromette la circolazione: il compito del chirurgo è di separare la circolazione, un intervento chiamato operazione di Fontan. Ottenere connessioni ottimali minimizzando la resistenza allo scorrimento sanguigno è essenziale per evitare un innalzamento della pressione e rischi di complicazioni mortali. Ad oggi, le procedure si basano sull'esperienza personale del chirurgo e sulla sperimentazione. Non c'è modo di sapere come una piccola variazione nella tecnica influenzerà l'esito. Il software sviluppato da Yoganathan e colleghi funziona creando un'immagine tridimensionale del cuore del paziente partendo da dati di risonanza magnetica nucleare (RMN) ottenuti in momenti diversi del ciclo cardiaco. Dopo aver visionato le immagini, il chirurgo manipola il modello al computer usando degli strumenti di input che assomigliano a bisturi. Il sistema permette una manipolazione dell'immagine paragonabile a quella che si avrebbe tenendo il modello tridimensionale in mano. Dopo svariate prove, il chirurgo può scegliere quale fra le operazioni tentate è la migliore per il paziente in esame. Fino ad oggi, sono state fatte prove su cinque pazienti ed il sistema è utilizzato esclusivamente da un piccolo gruppo di chirurghi coinvolti nella ricerca. Yoganathan dice che la tecnologia è ancora a 3 5 anni di distanza da un utilizzo diffuso. Inoltre, vi sono ancora delle difficoltà. I calcoli di dinamica dei fluidi sono pesanti e richiedono molto tempo. La conversione delle geometrie cardiache in formule adeguate al calcolo è lenta e non ancora completamente automatizzata. Inoltre, non ci sono formule precise in fluidodinamica per forme come quelle che derivano dall'anatomia, un'ulteriore sfida per i ricercatori. Tuttavia, il settore è promettente: un altro gruppo, guidato da Charles Taylor alla Stanford University sta lavorando a sistemi per la chirurgia tramite visualizzazione. Secondo Taylor, gli interventi aiutati da simulazioni potrebbero portare a diminuire la mortalità, il tasso di interventi da ripetere ed il tempo passato in camera operatoria.