Biofisica e cardiologia traslazionale

Il lavoro di ricerca riguarda lo studio della fisiologia/patofisiologia cardiaca attraverso tecniche di analisi del segnale, modellazione computazionale e imaging multimodale. La ricerca, incentrata in particolare sulla patogenesi delle aritmie cardiache, viene svolta in stretta collaborazione con la clinica e con l’industria biomedicale, con l'obiettivo finale di definire nuovi biomarcatori per le malattie cardiache, nonché nuovi approcci terapeutici.

Linee di ricerca

Indagine multiscala di aritmie complesse
La fibrillazione atriale (FA) è l'aritmia più diffusa nella popolazione e la sua prevalenza tende a crescere con l’avanzare dell'età (8-10% oltre gli 80 anni). L’importanza dell’aritmia è anche legata ad un significativo rischio di ictus cerebrale, prima causa di disabilità nel soggetto adulto-anziano. La fibrillazione atriale è una malattia multifattoriale complessa, in cui diversi fattori cardiaci ed extracardiaci, quali la genetica, l’invecchiamento, le disfunzioni del sistema nervoso e la presenza di altre patologie, concorrono alla formazione dei meccanismi di trigger e substrato dell'aritmia. La scarsa comprensione dei meccanismi della fibrillazione e la molteplicità dei fattori che promuovono l'aritmia nel paziente, hanno ostacolato lo sviluppo di approcci terapeutici efficaci. Il nostro lavoro di ricerca è rivolto allo studio dei meccanismi alla base dell'innesco e del mantenimento della FA, mediante tecniche avanzate di analisi del segnale, imaging multimodale, modelli computazionali e analisi strutturali/molecolari di campioni bioptici di tessuto cardiaco, con l'obiettivo finale di trasferire i risultati all'applicazione clinica diretta.
Nuovi marker di stratificazione del rischio di morte cardiaca improvvisa
La morte cardiaca improvvisa (MCI), causata principalmente da aritmie ventricolari, è una delle principali cause di mortalità nei paesi industrializzati ed è responsabile del 60-70% di tutti i decessi di origine cardiovascolare. La stratificazione prognostica della morte improvvisa rappresenta una sfida tuttora aperta per la cardiologia. Le attuali linee guida per l'uso dei defibrillatori impiantabili nella prevenzione primaria si basano principalmente sul valore della frazione di eiezione, che è tuttavia un predittore subottimale di MCI. Utilizzando tecniche di meta-analisi, stiamo indirizzando la nostra ricerca all'identificazione di nuovi biomarcatori, basati sull’analisi di immagini e segnali elettrocardiografici, per migliorare la predizione e la stratificazione del rischio della morte cardiaca improvvisa.
La radiochirurgia protonica come nuovo trattamento di ablazione delle aritmie potenzialmente letali
L'ablazione transcatetere, che comunemente utilizza la radiofrequenza o l'energia criotermica, è una procedura invasiva per il trattamento delle aritmie, spesso accompagnata da complicanze procedurali e con esiti di efficacia ancora insoddisfacenti. La terapia con fasci di protoni, più comunemente usata per il trattamento dei tumori, associata all’imaging multimodale utlizzato per l’identificazione dell’area target, può rappresentare una metodica altamente innovativa per l'ablazione non invasiva delle aritmie cardiache. Nell’ambito di una rete di ricerca che comprende il Centro di Protonterapia, le Divisioni di Cardiologia e Radiologia dell'APSS di Trento, studieremo la fattibilità della radiochirurgia protonica guidata da immagini come nuova modalità terapeutica per pazienti affetti da tachicardie ventricolari potenzialmente letali. L'estensione dell'uso della protonterapia dalle applicazioni oncologiche a quelle cardiologiche potrebbe rappresentare una sfida aperta per la moderna radiochirurgia.

Pubblicazioni

Ravelli F., Masè M. MicroRNAs: new contributors to mechano-electric coupling and atrial fibrillation (2021) Progress in Biophysics & Molecular Biology, 159, pp 146-156

Almeida T, Soriano D, Masè M, Ravelli F., Bezerra A, Li X, Chu G, Salinet J, Stafford P, Andre Ng G, Schlindwein F, Yoneyama T. Unsupervised classification of atrial electrograms for electroanatomic mapping of human persistent atrial fibrillation (2021) IEEE Transactions on Biomedical Engineering 68(4), 9186302, pp 1131-1141

Disertori M, Masè M, Rigoni M, Nollo G, Ravelli F. Declining clinical benefit of ICD in heart failure patients: Temporal trend of mortality outcomes from randomized controlled trials (2020) Journal of Cardiology, 75 (2), pp. 148-154.

Marsili IA, Biasiolli L, Masè M, Adami A, Andrighetti AO, Ravelli F., Nollo G. Implementation and validation of real-time algorithms for atrial fibrillation detection on a wearable ECG device (2020) Computers in Biology and Medicine, 116, art. no. 103540

Masè, M, Grasso M, Avogaro L, Giacomaz MN, D'Amato E, Tessarolo F, Graffigna A, Denti MA, Ravelli F. Upregulation of mir-133b and mir-328 in patients with atrial dilatation: Implications for stretch-induced atrial fibrillation (2019) Frontiers in Physiology, 10, art. no. 1133

Cristoforetti A, Mase M, Bonmassari R, Dallago M, Nollo G, Ravelli F. A patient-specific mass-spring model for biomechanical simulation of aortic root tissue during transcatheter aortic valve implantation (2019) Physics in Medicine and Biology, 64 (8), art. no. 085014

Disertori M, Masè M, Ravelli F. Myocardial fibrosis predicts ventricular tachyarrhythmias (2017) Trends in Cardiovascular Medicine, 27 (5), pp. 363-372

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Rieta JJ, Ravelli F., Sörnmo L. Guest Editorial: Advances in modeling and characterization of atrial arrhythmias (2013), Biomedical Signal Processing and Control, 8 (6), pp. 956-957.

Disertori M, Quintarelli S, Grasso M, Pilotto A, Narula N, Favalli V, Canclini C, Diegoli M, Mazzola S, Marini M, Del Greco M, Bonmassari R, Masè M, Ravelli F., Specchia C, Arbustini E. Autosomal recessive atrial dilated cardiomyopathy with standstill evolution associated with mutation of Natriuretic Peptide Precursor A (2013) Circulation: Cardiovascular Genetics, 6 (1), pp. 27-36

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Membri del gruppo

Flavia Ravelli, PI
Michela Masè, collaboratrice Postdoc
Alessandro Cristoforetti, collaboratore Postdoc

Collaborazioni in corso

Department of Cardiovascular Sciences, Universit' di Leicester, UK (T. Almeida)
BioMIT, Università politecnica di Valencia, Valencia (Spagna) (J.J. Rieta)
BIOtech – Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università di Trento (G. Nollo)
Divisioni di Cardiologia, Cardiochirurgia e Radiologia, Azienda Provinciale per i Servizi Sanitari (APSS), Trento
Centro di Protonterapia, APSS, Trento
Medicaltech s.r.l., Polo Tecnologico, Rovereto