EnginSoft - Conference Abstracts

EnginSoft Users' Meeting 2007
Le Tecnologie CAE nell'Industria

Simulazione fluidodinamica in un organismo sanitario di ricerca e controllo: finalità e applicazioni

Grigioni M. - Istituto Superiore di Sanità

Abstract

Presso l’Istituto Superiore di Sanità è presente da molti anni una unità operativa che ha sviluppato competenze in CFD a supporto dell’attività di ricerca e controllo dell’ente, in special modo nell’ambito delle valutazioni richieste dalla direttiva comunitaria sui dispositivi medici (93/42 CEE). L’interesse per le tecniche numeriche è seguito ad un iniziale forte impulso per la simulazione in vitro, direttamente conseguente la necessità dell’ISS di rispondere a quesiti posti dal ministro della Salute nell’ambito del Servizio Sanitario Nazionale o dai produttori di dispositivi medici per il sistema cardiovascolare che avevano l’obbligo di dimostrare la sicurezza e l’efficacia dei loro prodotti come valvole e pompe cardiache, cannule, stent e sostituti vascolari. In quest’ottica il gruppo di biomeccanica cardiovascolare ha messo a punto un laboratorio sperimentale con le tecniche LDA e PIV 3D accompagnato dallo sviluppo di alcune attività di CFD dedicate allo studio dell’ottimizzazione delle procedure chirurgiche che prevedono l’uso di dispositivi medici o alla caratterizzazione delle prestazioni di molti dispositivi ai fini della minimizzazione del rischio emolitico e trombogeno. Queste attività quindi, preliminarmente di ricerca e quindi con ricadute significative nell’ambito del controllo del mercato dei dispositivi medici, sono cresciute assieme alla disponibilità sia di macchine di calcolo che di solutori con prestazioni sempre più elevate, sia in termini di tempo che di capacità di risolvere strutture a partire da una descrizione 2D, 3D e oggi all’interazione fluido struttura. I principali risultati ottenuti grazie all’uso della CFD quale ausilio in-silico alla risoluzione di problemi complessi per il paziente, sono descrivibili in termini di pubblicazioni dell’attività di ricerca dell’ISS, quali quelle relative alla verifica di ipotesi di ottimizzazione di tecniche chirurgiche innovative (ad es per il trattamento delle patologie congenite con topologie di tipo Fontan (connessione totale cavo-polmonare)), la progettazione di prototipi per la ricerca nell’ambito delle tecniche di proliferazione cellulare su substrati organici o sintetici (camere a flusso o bioreattori), i modelli di sollecitazione meccanica della membrana cellulare di eritrociti e piastrine, la quantificazione della chiralità del flusso vascolare mediante un indice correlabile con la fluidodinamica locale e le alterazioni dell’emodinamica oggetto di deposito di brevetto da parte dell’ISS.
A questa attività si affianca quella a carattere divulgativo spesso nell’ambito della rete Bioflumen, per la quale sono stati approntati un database di dati della fluidodinamica in vitro e in-silico in distretti con o senza dispositivo medico, database che può essere aggiornato dai componenti della rete, ed un sistema di visualizzazione olografica collegato al database, che assiste seminari a tema chiamati “Holo Heart”. L’ISS in questa attività ritiene di avere evidenziato le potenzialità della CFD negli ambiti fondamentali per il SSN europeo relativi alla diffusione di tecnologie sanitarie sicure grazie alla competenza (ricerca), a controllo e infine alla formazione.