AMBIENTE, TERRITORIO E ENERGIA

Sviluppo di una piattaforma per studi clinici in silico con applicazione alla progettazione e alla emulazione di dispositivi di stimolazione cardiaca

Abstract

Progetti di ricerca in collaborazione fra Università/Enti di ricerca e altri soggetti pubblici o privati con l’obbiettivo di sostenere percorsi di alta formazione che integrino le conoscenze teoriche con le competenze realizzate in specifici contesti d’esperienza.

Project Name
SICARDIO
Publication Year
2023
Coordinator
UNIPI

Announcement name

Progetti di Alta Formazione attraverso l’attivazione di Assegni di Ricerca (Bando assegni di ricerca anno 2023)

Expected Duration
24 Months
60,000 €
Total cost project
48,000 €
Contribution paid
1
Total fellowship

Announcement description

L'emulazione efficiente e il testing dei dispositivi di stimolazione cardiaca impiantabili (e.g., pacemaker, cardioverter) sono argomenti emergenti nella letteratura scientifica, e mirano a migliorare l'efficacia della stimolazione elettrica del cuore. L'interesse per un testing e un design più efficiente è ulteriormente aumentato dall'incremento annuale dei costi e dall’impatto ambientale degli studi clinici necessari alla validazione di nuove e più efficaci strategie di stimolazione. L'obiettivo del progetto SICARDIO è sviluppare e validare una piattaforma per la valutazione delle strategie di stimolazione elettrica del cuore (e.g. pacing, defibrillazione a bassa energia) attraverso la simulazione a ciclo chiuso dell'interazione cuore – dispositivo di stimolazione. Nel progetto SICARDIO saranno sviluppati i due blocchi principali per l’abilitazione del testing/emulazione in silico di dispositivi di stimolazione cardiaca: il modello cardiaco e il sistema di stimolazione. Il modello cardiaco si baserà su equazioni di reazione-diffusione implementate su geometrie anatomicamente realistiche e includerà elettrodi di stimolazione e rilevazione per interagire a ciclo chiuso con il sistema di stimolazione. Il sistema di stimolazione riceverà i segnali dal modello cardiaco e produrrà stimoli elettrici appropriati, in base alla specifica strategia di stimolazione. Nel progetto SICARDIO saranno sviluppati e integrati il modello cardiaco e il sistema di stimolazione e il prototipo realizzato sarà testato replicando dei casi clinici rilevanti. Ogni blocco della piattaforma SICARDIO avrà un'interfaccia utente per migliorare l'usabilità anche da parte di utenti non esperti di modellazione cardiaca (personale medico, tecnici/ingegneri sviluppatori di algoritmi). Il modello cardiaco verrà implementato in una infrastruttura di cloud computing i cui server saranno posizionati nel green data center dell’Università di Pisa. Il progetto SICARDIO aprirà la strada alla validazione delle strategie di stimolazione cardiaca attraverso trial clinici in silico, che hanno il potenziale di sostituire i trial animali preclinici e di semplificare i trial clinici su soggetti umani, riducendo enormemente sia i costi sia l’impatto ambientale.

Parole chiave:

STIMOLAZIONE CARDIACA, MODELLI COMPUTAZIONALI DELL’ATTIVITÀ ELETTRICA DEL CUORE, STUDI CLINICI IN SILICO
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