CardioELSE Simulatore cardiaco

CardioELSE
Simulatore cardiaco
Referente
Fabio Maggio, e-mail [email protected], tel 070 9250 272
Contesto
La medicina del futuro mira a predire in maniera personalizzata il funzionamento di parti dell'organismo del paziente
attraverso software di simulazione basati su modelli di precisione “anatomica”. In questo modo, ad esempio, sarà possibile
simulare le reazioni di pazienti diversi a cui sia stato somministrato lo stesso farmaco. Il problema principale della
simulazione cardiaca è la complessità computazionale: i fronti del potenziale elettrico nel cuore hanno la dimensione
caratteristica del millimetro e tempi tipici del millisecondo (ms) e ciò comporta la risoluzione di problemi con decine di
milioni di incognite per molte migliaia di passi temporali. Per i fisiologi sarebbe di grande aiuto la risoluzione del problema
in real time, ovvero 1 ms di segnale cardiaco simulato in 1 ms di calcolo.Tuttavia, la complessità del funzionamento del
cuore insieme ai limiti della tecnologia informatica corrente rappresentano ancora una sfida per la simulazione realistica in
tempo reale.
Descrizione
CardioELSE è un simulatore numerico dell'elettrofisiologia del cuore. A partire dal modello geometrico di un cuore reale,
acquisito ad esempio tramite risonanza magnetica, si calcola con accuratezza fissata la propagazione del potenziale
elettrico nel tessuto cardiaco. Quando il calcolo è esteso al torace del paziente, tale simulazione fornisce il cosiddetto
elettrocardiogramma sintetico. CardioELSE, utilizzando lo stato dell'arte della tecnologia computazionale ad alte
prestazioni (metodi matematici ad alta accuratezza, calcolo intensivamente parallelo, piattaforme ibride CPU/GPU) è in
grado di simulare in "quasi" real-time l'elettrofisiologia del cuore. CardioELSE è un software libero e open source rilasciato
sotto la licenza GNU Lesser General Public License.
Tratti innovativi
• possibilità di simulazione cardiaca su modelli realistici di cuore umano in "quasi" real time;
• capacità di inclusione di modelli cellulari specifici;
• capacità di gestire modelli fisiologici accurati (orientamento fibre miocardiche, ecc).
Potenziali utenti
Ricercatori e clinici operanti nel campo della cardiologia.
Settori d’impatto
Ricerca clinica (valutazione del rischio e stratificazione pazienti) – Industria farmaceutica.
Ulteriori Risorse
http://www.bioinformatica.crs4.it/predict
Bordas, R., Carpentieri, B., Fotia, G., Maggio, F., Nobes, R., Pitt-Francis, J., and Southern, J.. Simulation of Cardiac
Electrophysiologyon Next-Generation High-Performance Computers, 2009, vol. 367, no. 1895, 1951-1969.
Fabio Maggio, Bruno Carpentieri, and Giorgio Fotia. Spectral Elements Applied to Cardiac Simulation: a Comparison with Finite
Elements. Technical Report 09/51. CRS4, Center for Advanced Studies, Research and Development in Sardinia. Cagliari, Italy,
sep 2009.