Flow-mediated adaptation in the right heart: insights from in vivo data and computational modeling

Els 'EEBE Seminars on Computational Mechanics - Spring 2024', coordinats pels professors de l'Escola Lluís Jofre i Jose Muñoz arriben amb una nova sessió.

En aquesta ocasió és el torn de la ponència de Francesco Capuano, professor assistent al Departament de Mecànica de Fluidsde la Universitat Politècnica de Catalunya,  'Flow-mediated adaptation in the right heart: insights from in vivo data and computational modeling'.

Resum:

El cor humà és un exemple notable d'una estructura natural que demostra una delicada interacció entre forces biomecàniques i adaptació a llarg termini. Sota condicions normals, existeix un equilibri subtil entre les estructures de flux vortical estable que es formen a les cambres del cor i la càrrega tissular corresponent en termes de pressió local i tensió de tall de la paret. Les alteracions en aquest equilibri poden desencadenar un procés d'adaptació progressiva que es manifesta amb canvis a nivell d'òrgan en la funció i morfologia cardíaca; reconstruir la sèrie d'esdeveniments involucrats en aquest cicle és de suma importància per comprendre la progressió patològica i desenvolupar biomarcadors de malalties accionables. En aquest seminari, s'estudia l'adaptació cardíaca mediada pel flux al cor dret de pacients amb malalties cardíaques congènites. Primer, descrivim el desenvolupament de diverses eines, incloent un innovador pipeline de dinàmica de fluids computacional impulsat per imatges, tècniques de modelatge estadístic de formes basades en poblacions i un mètode per inferir de manera fiable forces hemodinàmiques a partir d'imatges clíniques i dades de flux in vivo. Després, mostrem com la combinació d'aquests mètodes pot proporcionar informació mecanicista sobre la complexa interacció de la dinàmica del flux sanguini intracardíac, la remodelació ventricular i la funció miocàrdica. Finalment, discutim la possible traducció clínica dels nostres resultats, específicament pel que fa a la predicció de la capacitat d'exercici i la determinació del moment òptim per a la intervenció.

Bio del ponent:

Francesco Capuano és professor assistent al Departament de Mecànica de Fluids de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC). Es va graduar en Enginyeria Aeroespacial a la Universitat de Nàpols "Federico II" el 2011 i va obtenir un doctorat en la mateixa universitat el 2015. Va ocupar el càrrec d'Enginyer de Recerca al Centre Italià de Recerca Aeroespacial (CIRA) des del 2011 fins al 2015, i ha estat Investigador Postdoctoral a la Universitat de Nàpols (2015-2020) i al Politecnico di Bari (2021); va ser becari visitant a la Universitat de Stanford (2014) i associat de recerca postdoctoral a la Universitat George Washington (2017-2018). La seva recerca està centrada en el desenvolupament de tècniques computacionals d'alta fidelitat i robustes per modelar i analitzar problemes multiscale/multiphysics en sistemes d'enginyeria i biològics, amb èmfasi en simulacions de resolució d'escala de fluxos turbulents, biomecànica cardiovascular i dinàmica de biofluids. Els projectes actuals inclouen, entre altres, el desenvolupament d'esquemes numèrics que conserven l'estructura per a les equacions de Navier-Stokes, mètodes de frontera immersa d'alta fidelitat per a fluxos multiescala, modelat computacional de fluxos intracardíacs en malalties cardíaques congènites i estudi de la formació de biofilm en superfícies plàstiques sota condicions de flux turbulent.