{"id":71028,"date":"2025-09-16T11:17:48","date_gmt":"2025-09-16T15:17:48","guid":{"rendered":"https:\/\/rheolution.com\/?p=71028"},"modified":"2026-09-30T12:12:14","modified_gmt":"2026-09-30T16:12:14","slug":"misurazione-delle-proprieta-meccaniche-del-tessuto-cardiaco","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/rheolution.com\/it\/note-applicative\/misurazione-delle-proprieta-meccaniche-del-tessuto-cardiaco\/","title":{"rendered":"Misurazione delle propriet\u00e0 meccaniche del tessuto cardiaco"},"content":{"rendered":"\t\t
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Nota applicativa | ElastoSens\u2122 Bio<\/h6>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Misurazione delle propriet\u00e0 meccaniche del tessuto cardiaco con ElastoSens\u2122 Bio\n\n<\/h1>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Introduzione<\/p>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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La capacit\u00e0 del cuore di pompare il sangue dipende non solo dalla sua attivit\u00e0 elettrica, ma anche dalle propriet\u00e0 meccaniche del suo tessuto. Queste propriet\u00e0 \u2014 che vanno dall\u2019elasticit\u00e0 alla rigidit\u00e0 e alla viscoelasticit\u00e0 \u2014 determinano il modo in cui il miocardio si allunga, si contrae e si rilassa durante il ciclo cardiaco. Cambiamenti anche minimi in questi meccanismi possono segnalare una malattia in fase iniziale, mentre alterazioni pi\u00f9 marcate compromettono la capacit\u00e0 del cuore di riempirsi e espellere il sangue. Studiandoli, scienziati e medici possono capire meglio come funziona un cuore sano, individuare i primi segni di malattia e mettere a punto terapie che ripristinino o preservino le sue prestazioni. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Principali propriet\u00e0 meccaniche del cuore<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Elasticit\u00e0<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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L’elasticit\u00e0 riflette la capacit\u00e0 del miocardio di tornare alla sua forma originale dopo una deformazione. \u00c8 fondamentale per il riempimento diastolico, poich\u00e9 permette ai ventricoli di accogliere il sangue in entrata e poi di tornare alla forma originale in modo efficiente in vista della contrazione successiva. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Rigidit\u00e0<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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La rigidit\u00e0 rappresenta la resistenza alla deformazione, spesso quantificata tramite parametri come il modulo elastico o le relazioni pressione-volume. Varia dinamicamente nel corso del ciclo cardiaco, con una rigidit\u00e0 bassa durante la diastole e una maggiore durante la sistole. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Conformit\u00e0<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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La compliance, l\u2019opposto della rigidit\u00e0, descrive la capacit\u00e0 del cuore di espandersi quando si riempie. Una compliance ridotta limita la capacit\u00e0 di riempimento ed \u00e8 un segno distintivo della disfunzione diastolica. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Viscoelasticit\u00e0<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Il cuore presenta un comportamento sia elastico che viscoso, il che significa che la sua risposta dipende non solo dal grado di stiramento, ma anche dalla velocit\u00e0 di deformazione. Questa viscoelasticit\u00e0 influenza il modo in cui il miocardio dissipa o immagazzina energia durante la contrazione e il rilassamento. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Anisotropia<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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A causa della sua complessa struttura fibrosa, il miocardio \u00e8 anisotropico: il suo comportamento meccanico varia a seconda della direzione della forza applicata. Questa anisotropia contribuisce a un efficace ispessimento della parete e a una contrazione coordinata. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Relazione tra le malattie e le propriet\u00e0 meccaniche del tessuto cardiaco<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Insufficienza cardiaca con frazione di eiezione preservata (HFpEF)<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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L\u2019HFpEF \u00e8 fortemente associata a un aumento della rigidit\u00e0 miocardica e a una riduzione della compliance. Questi cambiamenti compromettono il riempimento diastolico, limitando la capacit\u00e0 del cuore di soddisfare le esigenze circolatorie nonostante una frazione di eiezione normale. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Fibrosi<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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La fibrosi cardiaca, caratterizzata da un eccessivo accumulo di collagene, rende pi\u00f9 rigida la matrice extracellulare e altera l’anisotropia. Questo rimodellamento compromette la normale meccanica cardiaca, contribuendo sia alla disfunzione sistolica che a quella diastolica. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Danno da ischemia\/riperfusione<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Durante l\u2019ischemia e la successiva riperfusione, la rigidit\u00e0 miocardica subisce variazioni dinamiche. Gli studi di elastografia a onde di taglio evidenziano un\u2019alterazione della rigidit\u00e0 sistolica e diastolica, che riflette una compromissione della contrattilit\u00e0 e del rilassamento nel tessuto danneggiato. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Cardiomiopatia dilatativa<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Nella cardiomiopatia dilatativa, i cambiamenti nelle propriet\u00e0 meccaniche passive e attive \u2014 tra cui una maggiore compliance e un\u2019alterata viscoelasticit\u00e0 \u2014 portano alla dilatazione delle camere cardiache, a una ridotta contrattilit\u00e0 e a un\u2019insufficienza cardiaca progressiva.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Come si valuta la meccanica del tessuto cardiaco<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Tecniche in vivo (cliniche)<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Dal punto di vista clinico, la rigidit\u00e0 cardiaca pu\u00f2 essere valutata sia con tecniche invasive che non invasive. L\u2019analisi del ciclo pressione-volume tramite cateterismo rimane il gold standard per la valutazione della rigidit\u00e0 delle camere cardiache. Gli approcci non invasivi sono sempre pi\u00f9 diffusi, tra cui l\u2019elastografia a onde di taglio (SWE), che rileva la propagazione delle onde nel miocardio, e strumenti di imaging avanzati come l\u2019elastografia a risonanza magnetica (MRE) e l\u2019imaging a impulsi di forza di radiazione acustica (ARFI). Questi metodi offrono informazioni preziose sulla funzione diastolica e sistolica e sono fondamentali per individuare precocemente i cambiamenti legati alla malattia. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Tecniche ex vivo (Ricerca)<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Nella ricerca, i metodi ex vivo permettono di caratterizzare in modo dettagliato la meccanica del tessuto cardiaco. Tra gli strumenti pi\u00f9 comuni ci sono le prove di trazione, la reometria di taglio e l\u2019indentazione (da scala nanometrica a micrometrica), applicate sia a cellule isolate che a campioni di cuore intero. Queste tecniche rivelano l\u2019elasticit\u00e0, la viscosit\u00e0 e il comportamento viscoelastico in condizioni controllate, aiutando i ricercatori a collegare i cambiamenti molecolari alla meccanica miocardica complessiva. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Caso di studio: caratterizzazione meccanica del tessuto cardiaco con ElastoSens\u2122 Bio<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Nel campo della biomeccanica cardiaca, l\u2019 ElastoSens\u2122 Bio<\/strong><\/a> offre un approccio avanzato ai test ex vivo. Questo strumento permette di misurare in modo continuo e non distruttivo le propriet\u00e0 viscoelastiche, garantendo che l’integrit\u00e0 dei tessuti venga mantenuta per tutta la durata degli esperimenti. La sua tecnologia consente una caratterizzazione accurata dei campioni cardiaci molli e supporta test ripetuti per lunghi periodi in diverse condizioni ambientali, ampliando le informazioni disponibili oltre i tradizionali test meccanici. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Per dimostrare le potenzialit\u00e0 di ElastoSens\u2122 Bio, abbiamo condotto uno studio ex vivo su campioni di tessuto cardiaco. La sezione seguente descrive i materiali e i metodi utilizzati in questo esperimento, seguiti dai risultati, che illustrano un esempio pratico dell\u2019applicazione dello strumento. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Materiali e metodi<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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I cuori di maiale e pecora sono stati prelevati da un allevamento locale. Sono stati asportati campioni di tessuto di forma approssimativamente cilindrica (23 mm di diametro interno, altezza variabile) utilizzando un punzone simile a quello usato per le biopsie. Ogni campione \u00e8 stato posizionato con cura nel supporto macro dello strumento ElastoSens\u2122 Bio. Le misurazioni sono state effettuate a temperatura ambiente, sottoponendo ogni campione al test per un minuto. <\/span><\/p>

Lo strumento forniva i parametri viscoelastici in tempo reale, tra cui il modulo di conservazione al taglio (G\u2032) e il rapporto di smorzamento (Tan\ud835\udeff). Per ogni condizione, i risultati sono stati espressi come valori medi ricavati da cinque campioni indipendenti, prelevati dalla stessa sede anatomica in cinque cuori diversi (n=5). <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Figura 1.<\/b> Campione di tessuto cardiaco nel supporto ElastoSens\u2122 Bio macro per la caratterizzazione meccanica non distruttiva.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Risultati e discussione<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Utilizzando il sistema di analisi non distruttiva ElastoSens\u2122 Bio, la Figura 2 mostra che il tessuto cardiaco di maiale presentava un modulo di stoccaggio di taglio pi\u00f9 elevato (G\u2032 = 7,8 \u00b1 1,3 kPa) rispetto a quello di pecora (4,1 \u00b1 1,3 kPa), indicando una maggiore rigidit\u00e0 e un maggiore accumulo di energia elastica. Al contrario, il tessuto ovino ha mostrato un rapporto di smorzamento pi\u00f9 elevato (Tan\u03b4 = 0,42 \u00b1 0,05 contro 0,36 \u00b1 0,05), il che riflette una maggiore dissipazione viscosa di energia. Queste propriet\u00e0 viscoelastiche specifiche per specie evidenziano che il miocardio suino \u00e8 meccanicamente pi\u00f9 rigido, mentre quello ovino \u00e8 pi\u00f9 dissipativo. <\/span><\/p>

I nostri valori relativi al cuore suino sono in linea con quelli riportati da Kolipaka et al. (2010) e da Nenadic et al. (2009), che hanno misurato il miocardio suino utilizzando l\u2019elastografia a risonanza magnetica e la vibrometria a onde di taglio, riportando moduli di taglio compresi tra 7,69 e 12,7 kPa. Per il miocardio ovino, le prove di trazione biassiale hanno riportato moduli di accumulo di taglio equivalenti compresi tra 4,4 e 10,2 kPa, con una media di circa 6,5 kPa (Pandelani et al., 2025), riflettendo le variazioni regionali e direzionali nei ventricoli. Nel complesso, ElastoSens\u2122 Bio consente di effettuare misurazioni sui tessuti ex vivo con una manipolazione minima, in condizioni controllate di idratazione e carico. Questa configurazione controllata riduce le fonti esterne di variabilit\u00e0 e rileva la risposta viscoelastica intrinseca del tessuto miocardico. <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Figura 2:<\/strong> Propriet\u00e0 viscoelastiche del tessuto cardiaco di pecora e maiale: modulo di immagazzinamento al taglio (G\u2032) (a sinistra) e rapporto di smorzamento (Tan\ud835\udeff) (a destra) ottenuti con il sistema di analisi non distruttiva ElastoSens\u2122 Bio (media \u00b1 deviazione standard, n=5).<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Conclusioni e prospettive<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Le propriet\u00e0 meccaniche del tessuto cardiaco, tra cui elasticit\u00e0, rigidit\u00e0, viscoelasticit\u00e0 e anisotropia, sono fondamentali per comprendere sia la funzione fisiologica che il rimodellamento patologico. Questo studio conferma che i test viscoelastici non distruttivi con ElastoSens\u2122 Bio permettono di misurare in modo affidabile le propriet\u00e0 meccaniche del tessuto cardiaco, rilevando parametri chiave come il modulo di conservazione al taglio (G\u2032) e il rapporto di smorzamento (Tan\ud835\udeff). Questo approccio garantisce dati precisi e riproducibili, fornendo una solida base per studi comparativi tra diverse specie e condizioni. <\/span><\/p>

Oltre a questi risultati, ElastoSens\u2122 Bio offre vantaggi unici per la ricerca nel campo cardiovascolare e dei biomateriali:<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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