IT202000012031A1 - Metodo per la simulazione delle variazioni coronariche e/o per la valutazione del rischio di ischemia miocardica - Google Patents

Description

Titolo: "Metodo per la simulazione delle variazioni coronariche e/o per la valutazione del rischio di ischemia miocardica"

La presente invenzione si riferisce a un metodo per la simulazione delle variazioni coronariche e/o per la valutazione del rischio di ischemia miocardica per anomalie coronariche congenite, preferibilmente ischemia dinamica da sforzo. In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un metodo capace di descrivere le variazioni della coronaria (anomala e non anomala) a riposo e/o sotto sforzo attraverso un modello dinamico, paziente-specifico (non statico) giungendo alla valutazione del rischio di ischemia del miocardio, preferibilmente ischemia dinamica da sforzo, del singolo paziente.

Le anomalie congenite delle coronarie con origine dall'aorta (Origine Anomala delle Arterie Coronarie - Anomalous Aortic Origin of a Coronary Artery -AAOCA) sono una patologia rara con una prevalenza che varia dallo 0.03% allo 0.3% della popolazione a seconda delle diverse forme. Tali anomalie congenite delle coronarie possono risultare letali nei soggetti che praticano sport; questo rischio non ? necessariamente legato alla pratica sportiva ma pu? derivare da qualsiasi condizione fisiologica e/o patologica, assimilabile ad uno sforzo fisico intenso. Nelle AAOCA l?ischemia miocardica e il conseguente evento di morte improvvisa da arresto cardiaco e/o fibrillazione ventricolare sono dovuti a un meccanismo non ancora del tutto definito, ma che si pu? riassumere in una ischemia dinamica da sforzo.

L'AAOCA ? un difetto congenito nel quale una o pi? delle arterie coronariche si originano in una zona ectopica dell?aorta, come ad esempio, dall'opposto seno di Valsalva. Le coronarie sinistra e destra possono, oltre all?origine anomala, percorrere uno dei seguenti cinque diversi decorsi: interarterioso, prepulmonico, sottopolmonare, retroaortico o retrocardiaco. Ognuna di queste forme ? associata a un diverso rischio di ischemia miocardica la cui causa varia in base alla forma e al tipo di anomalia.

Nella maggior parte dei casi, la malattia non presenta alcun sintomo prima della morte improvvisa che, di solito, avviene inaspettatamente nella fase di recupero dopo esercizio fisico moderato o intenso. Considerata la natura stocastica degli eventi ischemici e l?impossibilit? di riprodurli in ambito clinico tramite i test provocativi attualmente disponibili, ? difficile determinare le condizioni esatte di sforzo fisico che innescano l?ischemia.

Le linee guida internazionali descrivono un profilo di rischio basato su parametri anatomici e sulla presenza/assenza di pregressi eventi ischemici.

L?indicazione alla chirurgia differisce poi tra l'origine aortica anomala dell'arteria coronaria sinistra (AAOLCA) o dell'arteria coronaria destra (AAORCA).

L?AAOLCA ? la forma meno prevalente (0,03%) e la diagnosi stessa indica la necessit? di un trattamento chirurgico perch? considerata una forma ad alto rischio di morte improvvisa.

L?AAORCA ? la forma pi? frequente con una prevalenza dello 0,23% ed ? generalmente considerata a basso rischio. L'indicazione alla chirurgia o all'osservazione medica per questa seconda forma si basa su: a) presenza di angina pectoris e b) alterazione ischemica documentata su test provocativi con presenza di caratteristiche anatomiche ad alto rischio, come i segmenti intramurali e la morfologia dell'ostio coronarico a fessura (slit-like).

Sebbene i pazienti con AAORCA siano considerati a basso rischio, l?ischemia miocardica come anche la morte improvvisa possono verificarsi a qualsiasi et? e non sempre sono correlate all'attivit? sportiva. Sfortunatamente, l'AAORCA pu? essere riscontrata occasionalmente in soggetti asintomatici dove precedenti prove da sforzo hanno dato esito negativo dimostrando che tale metodica ha una bassa sensibilit? e specificit? in questo contesto.

Al momento non esiste un esame che sia in grado di riprodurre le condizioni di un esercizio fisico sostenuto per un lungo periodo di tempo capace di indurre ischemia.

Considerando le limitazioni di cui sopra, viene oggi spesso proposto un trattamento chirurgico quando si rilevano caratteristiche morfologiche che sono considerate ad alto rischio per la morte improvvisa, come la lunghezza dell?eventuale segmento intramurale e la presenza di un ostio a fessura, visualizzati mediante la tomografia computerizzata con contrasto e l'ecografia intravascolare.

A seconda della variante riscontrata, il reimpianto chirurgico del vaso anomalo o il cosiddetto "unroofing" sono i trattamenti attualmente possibili; entrambi i trattamenti sono tuttavia riconosciuti essere interventi ad alto rischio ed ? in discussione se i rischi siano superiori ai potenziali benefici di prevenzione di morte improvvisa a lungo termine. Inoltre, queste manipolazioni chirurgiche delle coronarie possono esporre il paziente allo sviluppo di fibrosi iatrogena coronarica nel lungo periodo, vanificando cosi l?efficacia dell?intervento chirurgico primario. In un test ideale che valuti il rischio ischemico nelle anomalie congenite coronariche si dovrebbe poter valutare l'afflusso di sangue all?arteria coronarica anomala in confronto con il fabbisogno di ossigeno da parte del miocardio a riposo e in relazione all'attivit? fisica (intensit? e durata) senza per? chiaramente mettere a rischio il paziente al momento di tale valutazione. Attualmente non ? disponibile una metodica diagnostica in grado di misurare il flusso coronarico in condizioni di sforzo intenso, pertanto un test di questo genere non ? ad oggi disponibile. Per questo motivo, l'unico modo possibile per riprodurre tali condizioni in totale sicurezza ? una simulazione paziente-specifica della radice aortica e dell?arteria coronarica integrata con la simulazione di un flusso sanguigno che sia in grado di imitare caratteristiche di pressione, flusso ed consumo di ossigeno assimilabili a quelle di uno sforzo fisico.

Attualmente esistono metodiche (CT-FFR) in grado di valutare il flusso coronarico a riposo in maniera non invasiva nel contesto della malattia aterosclerotica coronarica, che ha tuttavia un meccanismo di ischemia completamente diverso dalle AAOCA. Nella coronaropatia aterosclerotica infatti gli eventi ischemici/infartuali sono dovuti a una riduzione di flusso sanguigno all?interno della coronaria malata. Nella coronaropatia aterosclerotica la coronaria malata presenta delle placche di diversa natura all'interno del lume (come, per esempio, adipose, fibrotiche, calcifiche). Tali placche, a seconda delle dimensioni, determinano una riduzione di calibro (stenosi) della coronaria affetta. La stenosi (fissa) determina una riduzione di flusso coronarico direttamente proporzionale al grado di stenosi causato dalla placca fibro-calcifica. Da un punto di vista biomeccanico la placca, restringendo il lume, determina una riduzione di flusso ematico, ma anche una riduzione di pressione sanguigna tra il tratto a monte e il tratto a valle della stenosi. Nella malattia aterosclerotica la placca determina un restringimento fisso/costante al flusso ematico e tale caratteristica di stenosi fissa ? alla base di tutte le valutazioni strumentali invasive (FFR, IVUS, coronarografia) e non invasive (CT-FFR, scintigrafia miocardica, etc.), in quanto la riduzione di flusso ? direttamente proporzionale alla severit? della stenosi che pu? essere considerata fissa nel momento in cui si esegue la valutazione. E' quindi noto che la valutazione della riduzione di calibro, di flusso o pressione per stimare la stenosi statica ? alla base delle attuali valutazioni di severit? di malattia coronarica come FFR (fractional flow reserve) invasivo o mediante CT-FFR (computed tomography).

Da un punto di vista clinico tale stenosi da placca viene considerata critica quando causa un restringimento del lume superiore al 60-70%, in quanto pu? ridurre il flusso in maniera significativa: poich? il flusso coronarico non pu? aumentare (in quanto presente un restringimento fisso) al graduale aumento di richiesta di ossigeno durante lo sforzo, si osserva l'insorgenza di alterazioni elettrocardiografiche di tipo ischemico, dolore toracico di tipo anginoso fino a dare infarto.

Nelle AAOCA il meccanismo ? totalmente differente rispetto alla classica ischemia miocardica dovuta a ostruzione fissa da placca aterosclerotica. Le coronarie nei pazienti con AAOCA sono sane e non hanno placche determinanti ostruzioni fisse. Pertanto le metodiche sopra citate sono inadeguate alla valutazione della riduzione di flusso coronarico nei pazienti con AAOCA, quanto riguarda le caratteristiche anatomiche specifiche di questa malattia esse possono essere riassunte come segue:

1) Origine: la coronaria anomala nasce da un punto sbagliato dell?aorta che, come sopra anticipato, viene in genere identificato nel seno di Valsalva. Normalmente, nel soggetto sano, la coronaria destra si origina dal seno di Valsalva destro, mentre la coronaria sinistra si origina del seno di Valsalva sinistro (Figura 1). Le coronarie che hanno origine anomala possono essere la coronaria sinistra (LCA), la coronaria destra (RCA) o altri rami minori che prendono origine dal seno di Valsalva sbagliato, la LCA dal seno di Valsalva destro o non coronarico e la RCA dal seno di Valsalva sinistro o non coronarico.

2) Morfologia dell?ostio coronarico: l?anomalia di origine della coronaria ? spesso associata ad anomalie della forma dell?ostio coronarico, che viene cos? definito anomalo e che pu? essere (in ordine di severit? di restringimento): rotondo > ovale > pinhole > slit-like (ovvero a fessura).

3) Decorso: una volta originata in maniera anomala la coronaria pu? prendere cinque percorsi differenti per poter raggiungere il suo normale territorio di distribuzione. Tali percorsi possono essere generalmente classificati come: i) interaterioso, ii) subpolmonare, iii) pre-polmonare, iv) retro-aortico e v) retrocardiaco (Figura 2).

4) Tratto intramurale: una volta originatosi in maniera anomala, a seconda dei decorsi, ma soprattutto nelle forme interateriose, il tratto iniziale della coronaria anomala pu? avere un decorso intramurale (Figura 3). Per decorso intramurale si intende che la coronaria anomala, invece di decorrere appoggiata sulla superficie esterna della parete aortica come una normale coronaria, decorre all?interno dello spessore della parete aortica stessa. L?intramuralit? determina una morfologia ovale della coronaria e un rischio maggiore di compressione e di conseguente ostruzione, che pu? determinare un maggior rischio di ischemia. 5) Angolo di take-off e livello: per angolo di take-off si intendel?angolo formato dall?origine del vaso coronarico e la parete aortica . Nella coronaria normale l?angolo di take-off ? uguale a 90? (coronaria perpendicolare rispetto alla parete aortica). Nella coronaria anomala l?angolo di take-off ? in genere inferiore a 90? e quando ? inferiore a 45? si definisce acuto (identificato come ad alto rischio). Per livello si intende il posizionamento rispetto alla normale posizione (quindi al di sopra, o al disotto, della giunzione sinotubulare). Se al disopra della giunzione di pi? di 5 mm allora si parla di high take-off.

Le caratteristiche anatomiche ad alto rischio sono state derivate da studi autoptici in soggetti deceduti per morta improvvisa o durante pratica sportiva. Pertanto tali indicazioni derivano da evidenze post-mortem e quindi vista la natura di tale evidenza non ? possibile fare la correlazione con il substrato funzionale del fenomeno ischemico in oggetto.

In ogni caso la valutazione delle caratteristiche anatomiche, come attualmente eseguita, determina un profilo di rischio del paziente, che presenta tuttavia lo svantaggio di essere ottenuto mediante un insieme di esami strumentali, come tali eseguiti in condizioni basali di riposo del paziente che non permettono di valutare il comportamento della coronaria durante uno sforzo prolungato (sforzo sportivo, o di altra natura). La valutazione delle caratteristiche anatomiche non pu? essere pertanto considerata ben predittiva, soprattutto in relazione all'effetto dello sforzo fisico prolungato.

Il meccanismo ischemico ? inoltre molto difficile da evidenziare e/o provocare anche con un test da sforzo o con qualsiasi altra metodica che valuti la perfusione coronarica sotto sforzo.

Infatti gli attuali sistemi di studio di perfusione e/o flusso coronarico (FFR: fractional flow reserve o riserva frazionale di flusso) e di simulazione di test da sforzo partono comunque dalla ipotesi e dalla assunzione di base che si abbia a che fare con una ostruzione fissa al flusso coronarico. In questo senso, una ostruzione fissa ? considerata facile da simulare e da valutare.

Nel caso delle coronarie anomale, invece, non si osserva una ostruzione fissa (stenosi da placca) all'interno del vaso, ma si ritiene che vi sia una riduzione dinamica di calibro o una mancata dilatazione compensatoria soltanto sotto sforzo e quindi, nonostante possano sembrare meccanismi simili, sono in realt? meccanismi molto diversi che necessitano di una descrizione e di una simulazione diverse.

AAOCA ? una patologia diversa dalla malattia aterosclerotica coronarica, ed ? evidentemente legata a una importante difficolt? di stratificazione di rischio per la vita, soprattutto considerando che in genere il paziente ? un soggetto altresi sano, asintomatico, che spesso esegue esercizio e/o sforzo fisico prolungato, e nella maggior parte dei casi anche di giovane et?.

Risulta quindi particolarmente sentita la necessit? di sviluppare un metodo per simulare le variazioni a livello coronarico, simulando tutte le condizioni di sforzo a cui pu? essere soggetto un paziente, in particolare un paziente con coronaria anomala.

BREVE DESCRIZIONE delle FIGURE

Figura 1: rappresenta la anatomia normale coronarica che comprende: 1. Seno di Valsalva sinistro; 1a. Coronaria sinistra; 2. Seno di Valsalva destro; 2a. Coronaria destra; 3. Seno non coronarico e 4.Valvola Polmonare.

Figura 2: rappresenta i possibili sottotipi di decorso-intramurario: i) interaterioso, ii) subpolmonare, iii) pre-polmonare, iv) retro-aortico e v) retrocardiaco.

Figura 3: rappresenta il decorso intramurale di una coronaria anomala.

Figura 4: rappresenta in modo schematico il flusso di lavoro (work-flow) del metodo, dalla acquisizione delle immagini e/o dati in-vivo alla valutazione finale del rischio di ischemia del miocardio; tale flusso di lavoro rappresenta lo schema base del metodo della presente invenzione;

Figura 5: rappresenta i dettagli del flusso di lavoro (work-flow), con identificazione dei dati in-vivo e dei dati in-silico del metodo.

DESCRIZIONE

Il Richiedente ha identificato che in una situazione di sforzo la coronaria, preferibilmente la coronaria anomala, riduce il suo lume (compressione) oppure non riesce a dilatarsi abbastanza (mancanza di adattamento) e questo determina una riduzione e/o non incremento di flusso coronarico. Tale condizione di flusso ematico coronarico attraverso la coronaria, a fronte di aumentate richieste (come, per esempio, in caso di sforzo fisico) determina un disallineamento (mismatch) tra apporto e richiesta di ossigeno da parte del miocardio, con conseguente sofferenza ischemica.

Questa modifica della coronaria avviene sotto sforzo in un vaso senza un restringimento fisso ed ?, pertanto, impossibile da identificare o da prevedere con le attuali metodiche predittive o diagnostiche.

Il ridotto apporto di sangue nella coronaria, in particolare coronaria anomala, pu? per? non dipendere solo dalle alterazioni coronariche sotto sforzo, ma ? un meccanismo funzionale polifattoriale determinato tra, le altre cose, dalla pressione arteriosa, dall?entit? dello sforzo, dal lavoro cardiaco e dalle richieste di ossigeno del miocardio.

In genere l'evento avverso (morte, arresto o fibrillazione ventricolare) avviene nel paziente dopo sforzo massimo o durante la prima fase di recupero, spesso in assenza di sintomi o prodromi e non sempre associato all?intensit? dello sforzo eseguito. E' quindi possibile che i pazienti abbiano effettuato sforzi nettamente maggiori e pi? prolungati, di quelli eseguiti poco prima dell?evento avverso. Tale evento pu? succedere anche dopo sforzi maggiori, ma non necessariamente in seguito allo sforzo massimo raggiunto dal paziente.

Si ? ora sorprendentemente trovato un nuovo metodo per la simulazione attraverso un modello dinamico, paziente-specifico (modello non statico) delle variazioni coronariche (sia anomala che non anomala) che avvengono a riposo e sotto sforzo permettendo una valutazione del rischio ischemico del singolo paziente.

Oggetto della presente invenzione ? quindi un metodo per la simulazione delle variazioni coronariche e/o per la valutazione del rischio ischemico, preferibilmente ischemia dinamica da sforzo, dove detto metodo comprende almeno i seguenti passaggi (Figura 4):

a) acquisizione di una o pi? immagini mediche e/o dati clinici dal singolo paziente (1);

b) estrapolazione e/o elaborazione di una o pi? immagini mediche e/o dati clinici del paziente di cui al punto a) con la misura di specifici parametri (2); c) simulazione paziente-specifica della radica aortica e delle coronarie a riposo e sotto sforzo (3) mediante valutazione delle variazione dinamiche delle dimensioni coronariche con seguente compressione e/o alterata espansione nella condizione di sforzo (4);

d) valutazione e quantificazione della modifica del flusso coronarico a seguito della condizione di sforzo di cui al punto c) (5);

e) valutazione del ridotto flusso coronarico in rapporto al fabbisogno miocardico durante il ciclo cardiaco a riposo e/o condizioni di sforzo (6);

f) determinazione delle condizioni di sforzo specifiche che possono indurre ischemia miocardica e conseguente valutazione del rischio ischemico del singolo paziente (7).

Secondo la presente invenzione, il primo passaggio di acquisizione di una o pi? immagini mediche e/o dati clinici da ogni singolo paziente (a) avviene in-vivo ed ? necessario per ottenere un modello "paziente specifico", in modo da incorporare nel metodo le specifiche caratteristiche di ogni singolo paziente in esame.

Il secondo passaggio (b) viene eseguito attraverso una analisi computerizzata (insilico) delle immagini e/o e dei dati ottenuti dal primo passaggio (a), che, preferibilmente, secondo l'invenzione descrivono uno o pi? dei seguenti parametri: i) la radice aortica, ii) le coronarie (sia coronaria con anomalia, sia coronaria non affetta da anomalia), iii) la massa ventricolare, iv) la portata coronarica a riposo, v) la gittata cardiaca o portata cardiaca, vi) la pressione arteriosa e/o vii) la frequenza cardiaca.

Con il termine in-silico secondo la presente invenzione si intende una analisi matematica attraverso computerizzazione di informazioni o di dati di natura chimica, fisica o biologica. Tale termine viene quindi utilizzato per indicare fenomeni di natura chimico, fisica o biologica riprodotti in una simulazione matematica, anzich? in provetta o in un essere vivente.

Il metodo secondo la presente invenzione ? pertanto preferibilmente inteso come un metodo implementato da un elaboratore elettronico, ovvero un computerimplemented method.

Tali misure servono ad alimentare il metodo dell'invenzione ottenendo la simulazione paziente-specifica della condizione sia a riposo sia sotto sforzo.

Per simulazione di condizioni sotto sforzo si intende la possibilit? di valutare in modo virtuale le condizioni di lavoro delle coronarie e del miocardio legate ad un aumentato regime dei parametri cardiaci (gittata cardiaca, pressione, consumo di ossigeno, etc?).

In questo modo, secondo il metodo dell'invenzione, si simula il cambiamento della condizione dinamica delle coronarie e la loro compressione/espansione durante la condizione di sforzo, che correntemente non possono invece essere misurate e/o stimate in modo strumentale e non invasivo.

Tramite modello matematico si pu? stimare l?interazione tra radice aortica e coronarie (anomale e non) a diversi carichi di lavoro (gittata cardiaca, pressione, consumo di ossigeno, etc?) e quindi quantificare le variazioni del lume coronarico in relazione alle variazioni dell?aorta in condizioni di carico di lavoro progressivamente aumentate.

Il metodo della presente invenzione, con queste misure, permette inoltre di dedurre il cambiamento del flusso coronarico in condizioni di sforzo, dovuto alle condizioni di espansione e/o compressione determinate dalla simulazione condotta in precedenza.

Secondo la presente invenzione le immagini e i dati acquisiti e/o generati sono distinti in due categorie: i dati in-vivo, cio? quelli misurati o ottenuti sul e dal singolo paziente in-vivo (come descritto al punto a) del metodo dell'invenzione) e i dati misurati o ottenuti in-silico, ovvero i dati che sono ottenuti o misurati per via computerizzata, preferibilmente via matematica computerizzata.

Nella Figura 5 i dati ottenuti in-vivo sono evidenziati nel diagramma di flusso con una cornice continua, mentre le cornici in linea tratteggiata identificano i dati ottenuti o misurati in-silico.

I dati in-vivo secondo la presente invenzione derivano preferibilmente da imaging come, per esempio, analisi mediante tomografia computerizzata (TAC), ultrasuoni intravascolari (IVUS), risonanza magnetica (MRI), misure di frequenza cardiaca (fc) e/o pressione arteriosa (press) ed intracoronarica (FFR) (Figura 5; 9 e 13).

I dati in-silico secondo la presente invenzione derivano dalla analisi computerizzata delle informazioni che, preferibilmente, sono ottenute dai dati invivo raccolti in precedenza.

La combinazione ibrida in-vivo/in-silico del metodo della presente invenzione ? sorprendentemente in grado di arrivare alla valutazione del rischio di compressione coronarica (coronaria anomala o non anomala, preferibilmente coronaria anomala) e relativa mancanza e/o riduzione di afflusso di sangue durante lo sforzo, in cui detta valutazione ? paziente-specifica, personalizzata, capace di fornire un limite di attivit? fisica, oltre il quale il paziente ? a rischio di ischemia. Preferibilmente, secondo la presente invenzione la ischemia miocardica ? ischemia miocardica da sforzo.

Secondo una realizzazione preferita della presente invenzione, come per esempio schematizzata in Figura 5, dalla TAC (9) attraverso un processo semi-automatico computerizzato basato su segmentazione delle immagini e/o analisi con intelligenza artificiale si estraggono i parametri per realizzare un modello geometrico 3D della radice aortica e delle coronarie (8). Secondo una realizzazione della presente invenzione, alla definizione di tale modello geometrico 3D (8) concorrono preferibilmente le misure fatte sulla forma della sezione trasversale del lume (10) derivata in-vivo dall?IVUS (9) e la risonanza magnetica (MRI) (9), da cui si derivano gli spessori delle pareti vascolari di interesse (11).

Secondo una realizzazione preferita dell'invenzione, tale modello 3D (8) rappresenta una parte fondamentale dei dati in-silico ed ? elemento importante per collegare i dati ottenuti in-vivo sul paziente specifico con i modelli di simulazione (12 e 15).

Secondo una realizzazione preferita quindi tale modello geometrico 3D (8) ? l'input per la simulazione fluido-dinamica della coronaria (12). Secondo il metodo dell'invenzione la simulazione fluido-dinamica (12) pu? rappresentare sia la coronaria anomala, sia la coronaria non anomala, preferibilmente la coronaria anomala.

Secondo una realizzazione dell'invenzione, detta simulazione fluido-dinamica della coronaria (12) pu? essere alimentata direttamente anche con dati in-vivo paziente specifici come, per esempio, i dati di frequenza cardiaca (fc) e/o di pressione arteriosa (press) (13) in modo tale da definire le condizioni al bordo e/o di lavoro (14) con i relativi intervalli e/o i carichi necessari a risolvere l?analisi fluidodinamica.

Secondo tale forma di realizzazione del metodo secondo la presente invenzione, i dati in-vivo paziente specifici concorrono, insieme al modello geometrico 3D, alla rappresentazione della simulazione fluido-dinamica della coronaria del paziente in esame (fluid mechanics simulation), ottenendo cos? una simulazione coronarica paziente-specifica.

Secondo una forma di realizzazione dell'invenzione, la simulazione fluidodinamica della coronaria consente di ricavare la distribuzione puntuale della pressione sanguigna che, a sua volta, permette di calcolare l?allargamento e/o il restringimento della coronaria; la coronaria pu? essere, come sopra indicato, una coronaria anomala o una coronaria non anomala, preferibilmente una coronaria anomala.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione, la simulazione fluido-dinamica della coronaria (12) consente di derivare la simulazione solida (solid mechanics simulation) (15); in accordo con questa realizzazione dell'invenzione, le misure effettuate sul paziente in-vivo (in modo paziente specifico) possono essere utilizzate per definire le propriet? meccaniche del tessuto vascolare/cardiaco. Preferibilmente, le misurazioni ottenute in-vivo con MRI (Risonanza Magnetica) e/o TAC (9) concorrono alla realizzazione della simulazione solida della coronaria (15), insieme a quelle derivanti dalla concomitante simulazione fluido-dinamica della coronaria stessa (12). Propriet? meccaniche del tessuto vascolare/cardiaco secondo il metodo dell'invenzione sono, per esempio, l'elasticit?, l?anisotropia, la comprimibilit? del tessuto biologico e/o la dispersione delle fibre di collagene (21).

Grazie al metodo della presente invenzione, l?integrazione e la mutua interazione della simulazione fluido-dinamica della coronaria (12) con la simulazione solida (15) permette di stimare il flusso coronarico durante il ciclo cardiaco (16) e la variazione di sezione del vaso durante tale ciclo (17), sia nelle condizioni a riposo sia nelle condizioni sotto sforzo. Con il metodo dell'invenzione diventa possibile valutare selettivamente inoltre la portata di ossigeno per la coronaria destra e per la coronaria sinistra responsabili della perfusione dei relativi settori cardiaci (18). Secondo il metodo dell'invenzione, questi dati possono essere comparati con il fabbisogno/consumo del miocardio che viene stimato dai dati in-vivo sul paziente specifico (19), preferibilmente attraverso la misura della massa ventricolare da MRI, ottenendo l?indicazione del rischio di ischemia e/o infarto miocardico (20). Come osservato in precedenza, una simile valutazione non ? ad oggi disponibile attraverso i test e le misurazioni normalmente utilizzate.

Secondo una realizzazione della presente invenzione, il metodo comprende un meccanismo di compressione e/o insufficiente dilatazione dovuta ad alterazioni di calibro della coronaria anomala, senza placca interna ostruttiva, in condizioni di sforzo. Il meccanismo di compressione e/o insufficiente dilatazione secondo il metodo dell?invenzione si esegue in quanto in condizioni di sforzo l?aorta ? soggetta a dilatazione per aumento della pressione interna; tale diltatazione altera il calibro del lume della coronaria e determina una riduzione e/o non incremento di flusso ematico coronarico.

La quantificazione del flusso coronarico durante lo sforzo e/o in fase di recupero per ogni singolo ciclo cardiaco in funzione della frequenza cardiaca permette di determinare quelle condizioni critiche in cui si instaura uno sbilanciamento tra apporto e richiesta ossigeno del muscolo cardiaco responsabile dell?ischemia. L'ischemia miocardica secondo la presente invenzione ? preferibilmente una ischemia dinamica da sforzo.

Un vantaggio del metodo secondo la presente invenzione ? la sinergia espressa dal modello in-vivo/in-silico che ? in grado di valutare in modo dinamico e non statico la compressione coronarica e/o mancata espansione e la relativa mancanza di afflusso di sangue durante lo sforzo.

Un ulteriore vantaggio del metodo della presente invenzione ? dato dalla sua natura parametrica, con la versatilit? dell'approccio computazionale che permette di gestire le immagini e i dati a monte del metodo in modo semplice. Nel metodo della presente invenzione, grazie alla interconnessione dei dati in-vivo/in-silico, ? possibile modificare o intervenire su un singolo parametro alla volta (per esempio, un parametro morfologico come la lunghezza intramurale oppure un parametro fisiologico come la pressione aortica o un parametro diverso come la durata dello sforzo) al fine di simulare tutti i possibili scenari di rischio per il singolo paziente. La combinazione delle immagini e dati in-vivo con la analisi computerizzata insilico consente di valutare il rischio di ischemia e fornire un limite di condizioni clinico/fisico per ogni singolo paziente, superato il quale vi ? un aumentato rischio di ischemia. Grazie a questo metodo ? sorprendentemente possibile ottenere una stratificazione ischemica del rischio e conseguentemente una migliore indicazione del trattamento chirurgico o medico, se necessario, per ogni singolo paziente. Grazie a questo metodo si potranno fornire intervalli di sicurezza di sforzo fisico che consentiranno al paziente, in particolare al paziente giovane, di tornare alla vita normale e di monitorare l'attivit? fisica senza l'onere psicologico di correre il rischio di un evento avverso a livello cardiologico, improvviso ed imprevedibile. Ulteriore vantaggio del metodo della presente invenzione ? la possibilit? di inserire tutti i parametri funzionali ed essere in grado di simulare un test da sforzo mediante incremento del lavoro cardiaco (funzione di gittata cardiaca, della frequenza cardiaca e della pressione arteriosa e consumo di ossigeno), con la valutazione della perfusione coronarica in relazione al cambio delle caratteristiche coronariche sotto sforzo. In questo modo il metodo dell'invenzione permette di stimare il rapporto tra apporto di ossigeno a livello miocardico e consumo di ossigeno in funzione della massa miocardica. Il metodo della presente invenzione permette cos? di individuare le aree di rischio o i limiti dei vari parametri legati al particolare processo ischemico nei soggetti con AAOCA. Le variazioni aortiche e coronariche vengono simulate in modo dinamico in modello personalizzato sul singolo paziente, in modo tale da identificare il rischio ischemico in modo specifico per ogni paziente.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI

1. Metodo per la simulazione delle variazioni coronariche e/o per la valutazione del rischio di ischemia miocardica, dove detto metodo comprende i seguenti passaggi:

a) acquisizione di una o pi? immagini mediche e/o dati clinici dal singolo paziente (1);

b) estrapolazione e/o elaborazione di una o pi? immagini mediche e/o dati clinici del paziente di cui al punto a) con la misura di specifici parametri (2);

c) simulazione paziente-specifica della radice aortica e delle coronarie a riposo e sotto sforzo (3) mediante valutazione delle variazione dinamiche delle dimensioni coronariche con seguente compressione e/o alterata espansione nella condizione di sforzo (4);

d) valutazione e quantificazione della modifica del flusso coronarico a seguito della condizione di sforzo di cui al punto c) (5);

e) valutazione del ridotto flusso coronarico in rapporto al fabbisogno miocardico durante il ciclo cardiaco a riposo e/o condizioni di sforzo (6); f) determinazione delle condizioni di sforzo specifiche che possono indurre ischemia miocardica e conseguente valutazione del rischio ischemico del singolo paziente (7).

2. Metodo secondo la rivendicazione 1, dove detto metodo ? un metodo implementato da elaboratore elettronico (computer-implemented).

3. Metodo secondo la rivendicazione 1, dove dette immagini mediche e/o dati clinici sono acquisiti dal singolo paziente, in-vivo, a riposo e/o sotto sforzo.

4. Metodo secondo la rivendicazione 1, dove dette immagini mediche e/o dati clinici di cui al punto a) sono acquisite mediante: tomografia computerizzata (TAC), ultrasuoni intravascolari (IVUS), risonanza magnetica (MRI), misure di frequenza cardiaca (fc), pressione arteriosa (press) e/o pressione intracoronarica (FFR).

5. Metodo secondo la rivendicazione 1, dove detti parametri specifici di cui al punto b) descrivono la radice aortica, le coronarie, la massa ventricolare, e iv) la portata coronarica a riposo.

6. Metodo secondo la rivendicazione 1, dove detta valutazione del rischio di ischemia di cui al punto f) ? paziente-specifica.

7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, dove detta coronaria ? coronaria con anomalia o coronaria non affetta da anomalia, preferibilmente coronaria con anomalia (AAOCA).

8. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, dove detta ischemia miocardica ? ischemia dinamica da sforzo.