La Newsletter

del Capitolo Italiano della European Society of Biomechanics

n° 6 - Dicembre 2017 A cura di: Simona Celi & Claudio Chiastra

In questo numero

• Numero 6: l’Editoriale del Presidente pag. 2 • Il Team

o Il nuovo Executive Board pag. 4 o e i suoi giovani aiutanti pag. 4

• ESB-ITA 2017 pag. 5 • Conosciamoci…I vincitori dell’ESB-ITA 2017

o Martina Genta pag. 7 o Mariia Dvoriashyna pag. 9 o Dario Allegretti pag. 10 o Elisabetta Monaldo pag. 13

• ESB Congress 2017 o Seville 2017 pag. 16 o Lorenzo Grassi – Best PhD thesis pag. 18

• Promemoria: SAVE – THE – DATE pag. 19 • Pubblicazioni pag. 21 • La bacheca delle opportunità pag. 28

La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 Numero 6!

di Michele Marino Come da tradizione, la fine dell’anno è un’occasione di bilanci per il nostro Capitolo. Un 2017 ricco di importanti successi giunge al termine ed è giusto raccogliere le idee nel Numero 6 della nostra Newsletter, in modo tale anche da darci appuntamento ad importanti iniziative che verranno svolte nel prossimo anno e negli anni a seguire.

Il nostro 2017 è iniziato con una sfida impegnativa ma stimolante: il supporto alla preparazione della candidatura italiana per l’organizzazione del 26esimo congresso dell’European Society of Biomechanics. Sono 25 anni che il congresso europeo non torna in Italia (era il lontano 1992) ed era necessario provarci. Il Politecnico di Milano, in particolare Francesco Migliavacca e Gabriele Dubini, hanno fatto un lavoro eccellente e la presentazione della candidatura italiana al Council come PoliMi-ESB-ITA è stata una scelta che ha fatto un’ottima impressione, anche se confrontata con altre candidature di grande valore. Perciò, è con grande piacere che vi possiamo comunicare che l’ESB 2020 si svolgerà a Milano, in un evento che coinvolgerà attivamente il nostro capitolo. Vi sollecitiamo a proporci idee ed a supportarci il più possibile nell’invitare sponsor: il successo di questo evento è un compito che possiamo realizzare solamente tutti insieme!

Questa grande notizia è stata data durante il congresso ESB 2017 a Siviglia che ci ha anche dimostrato come la realtà del capitolo italiano sia sempre più in crescita e di grande valore scientifico. Soprattutto, la tradizionale cena italiana durante l’ESB è stata particolarmente popolata e vivace, segno di grande unione nella nostra comunità.

Quest’anno è continuato poi con una seconda sfida: in occasione del nostro meeting annuale abbiamo voluto cercare di ampliare la nostra “normale platea”.

Per questo motivo, il VII meeting annuale ESB-ITA si è svolto per la prima due volta su due giornate (Roma, 28-29 settembre) ed è stato magistralmente organizzato da Giuseppe Vairo dell’Università di Roma Tor Vergata. L'incontro si è aperto con il secondo simposio tematico ESB-ITA sulla Biomeccanica Oculare, la cui organizzazione scientifica è stata affidata ad Anna Pandolfi del Politecnico di Milano. Dopo la fortunata edizione di Palermo del 2016 su temi cardiovascolari, il simposio tematico si è confermato come un’occasione importante per confrontarsi con una ricerca dal forte carattere applicativo. Il congresso di Roma è poi proseguito con una sessione generale "Biomeccanica in Italia" che ha visto la partecipazione di tutti i maggiori gruppi di biomeccanica attivi nel nostro paese. Siamo particolarmente contenti del fatto che la partecipazione internazionale all’intero congresso (svolto interamente in lingua inglese) è stata notevole, indice dell’alto valore della ricerca italiana in biomeccanica e dell’importanza che il nostro capitolo si sta ritagliando nella realtà europea. In generale, il congresso è stato un successo senza precedenti per l’ESB-ITA in termini di numeri. Siamo però soprattutto contenti del valore scientifico del meeting e che il congresso si sia rilevato un eccellente connubio fra opportunità di visibilità per studenti di dottorato e occasioni di confronto fra ricercatori più esperti.

Inoltre, la mission dell’ESB-ITA di promuovere premi per i più giovani è stata quest’anno compiuta come non mai, avendo assegnato quattro premi durante il congresso di Roma. I vincitori dei premi, altri dati ed iniziative connesse al meeting di Roma verranno presentati in questo numero della newsletter. Infine, durante l'assemblea generale nell'ambito del meeting annuale, il comitato esecutivo è stato rinnovato. Mentre il sottoscritto è stato confermato come Presidente e Luca Cristofolini rimane come membro ex-officio, facendo parte del council ESB, entrano in carica due nuovi membri: Simona Celi e

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 Claudio Chiastra. L’ex-bo entrante coglie l’occasione per ringraziare Michele Conti e Diego Gallo, che hanno deciso di non ricandidarsi, il cui contributo in questi ultimi anni è stato fondamentale per la crescita dell’ESB-ITA. Negli ultimi due anni, il nostro capitolo è cresciuto infatti del 40% (essendo ad oggi in tutto 200 membri) e rappresenta circa il 20% dell’intero ESB, con una crescita relativa dal 2015 in cui rappresentavamo il 15% della società. Di tutti i membri ESB-ITA, circa il 30% lavora all’estero, confermando uno spirito di aggregazione che rappresenta un notevole valore aggiunto.

Questo numero vi racconta tutto questo, insieme ad un resoconto del congresso ESB 2017 di Siviglia e ai consueti appuntamenti con le rubriche:

• Conosciamoci, dove i numerosi vincitori dei premi ESB-ITA 2017 si raccontano;

• La Bacheca delle Opportunità, per informazioni su posizioni aperte, iniziative congressuali, o altre attività;

• Promemoria, save-the-dates; • #Pubblicazioni, la produzione scientifica della

nostra comunità da diffondere qui e su Twitter.

Gli abstract sono online sia sul sito del Capitolo che in quello della Casa Madre:

• http://www.esb-ita.it/main/meetings/esb-ita17-%C2%A6-home/esb-ita-17-accepted-contributions/ • https://esbiomech.org/affiliated-societies/esb-national-chapters/italian-national-chapter/abstracts-of-

the-meetings-of-the-italian-chapter/

Il 2018 vedrà lo svolgimento di tre appuntamenti imperdibili:

• per Giugno, l’ESB-ITA è stato contattato per la co-organizzazione della sessione di biomeccanica del GNB 2018 (6th National Congress Italian Group of Bioengineering, Politecnico di Milano, 25-27 Giugno 2018), la cui keynote lecture sarà tenuta da Hans Van Oosterwyck www.gnb2018.polimi.it

• a Luglio, si svolgerà il World Congress of Biomechanics (Dublin, 8-12 Luglio 2018), all’interno del quale l’ESB-ITA organizza la sessione speciale: Biomechanics for the bedside: a snapshot of recent experimental and modelling trends with clinical impact. La sessione avrà una visibilità internazionale, coinvolgendo ad esempio ricercatori italiani affiliati ad istituti esteri e speakers di altri capitoli ESB. Le invited lectures saranno tenute da Alessandro Veneziani e Enrico Dall’Ara. www.wcb2018.com

• a Settembre, si svolgerà il terzo simposio tematico ESB-ITA, congiuntamente con il secondo congresso dell’Italian Digital Biomanufacturing Network: Stampa 3D e Biomeccanica (Pavia, 5-7 Settembre 2018). www.idbn.org

Partecipate e sottomettete numerosi a tutti i nostri eventi! Contattateci inoltre per proporcene di nuovi per il futuro! Cogliamo infatti l’occasione per sollecitare la vostra partecipazione alle attività del capitolo. In particolare, abbiamo avuto l’adesione di Giulia Luraghi (Politecnico di Milano) come twitter manager ESB-ITA e Daniele Bianchi (Università di Roma Tor Vergata) come web-master ufficiale ESB-ITA. Nel ringraziarli, invitiamo anche altri di voi a dedicare un po’ del vostro tempo a far crescere il nostro capitolo. Nel frattempo, buona lettura, buon Natale, buon anno nuovo e a presto!

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 Il nuovo Ex-Bo

Michele Marino Group Leader “Predictive Simulations in Biomechanics” Institute of Continuum Mechanics Leibniz Universität Hannover

Simona Celi Group Leader BioCardioLab (BCL) UOC Bioingegneria - Ospedale del Cuore Fondazione Toscana/CNR “G Monasterio”

Claudio Chiastra Laboratorio di Meccanica delle Strutture Biologiche (LaBS) Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica "Giulio Natta" Politecnico di Milano

Luca Cristofolini Dipartimento di Ingegneria Industriale Alma Mater Studiorum–Università di Bologna

….e i suoi giovani aiutanti

Daniele Bianchi - Web-Master ESB-ITA Dipartimento di Ingegneria Civile e Ingegneria Informatica (DICII) Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”

Giulia Luraghi - Twitter manager ESB-ITA Laboratorio di Meccanica delle Strutture Biologiche (LaBS) Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica "Giulio Natta" Politecnico di Milano

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n° 6 - Dicembre 2017 ESB-ITA 2017

di Giuseppe Vairo Si è svolto a Roma, nelle giornate di giovedì 28 e venerdì 29 settembre 2017, il VII Congresso del Capitolo Italiano della Società Europea di Biomeccanica (ES-ITA 2017), presso la sede storica dell’Università LUMSA a Borgo Sant’Angelo, nella suggestiva cornice di Castel Sant’Angelo e della Basilica di San Pietro.

L’evento -organizzato dall’Università di Roma “Tor Vergata” (Chairman: Prof. Giuseppe Vairo) e patrocinato dall'ESB (European Society of Biomechanics), dall'ISH (International Society of High-Tech in Ophthalmology), e dall'Alitur (Associazione Laureati Ingegneria di Tor Vergata Università di Roma) ha proseguito il ciclo dei meeting dell’ESB-ITA precedentemente svoltisi a Bologna (2011), Roma (2012), Pisa (2013), Pavia (2014), Milano (2015) e Napoli (2016). ESB-ITA 2017 ha registrato la presenza di oltre cento partecipanti accreditati, con un programma scientifico articolato in 79 contributi scientifici, organizzati in 2 plenary lectures e 77 presentazioni regolari. Le plenary lectures sono state tenute da:

• Philippe Büchler, Institute for Surgical Technology and Biomechanics, University of Bern, Switzerland;

• Rodolfo Repetto, Department of Civil, Chemical and Environmental Engineering, University of Genoa, Italy)

Le 77 presentazioni regolari, sono state suddivise in 2 sessioni tematiche sulla biomeccanica oculare,

5 sessioni generali, 1 sessione poster e 1 sessione speciale dedicata alla fase finale dell’ESB-ITA Master Thesis Award 2017. I contributi scientifici hanno coinvolto oltre 300 autori da 15 diverse nazioni, con oltre il 25% di autori non Italiani. Il Congresso, al quale hanno partecipato anche aziende operanti nel settore della bioingegneria (SenTech, IVTech, 3Ds Dassault Systemes Italia, CAE Techonlogies), ha promosso il trasferimento verso la medicina e la pratica clinica di risultati ed approcci metodologici propri di diversi settori della fisica e dell’ingegneria (e.g., meccanica dei solidi, meccanica dei fluidi, elettro-chimica). Inoltre, sono stati messi a fuoco aspetti di frontiera teorici e applicati nell'ambito della Biomeccanica, con particolare riferimento alla biomeccanica dell'occhio (sessioni tematiche coordinate dalla Prof.ssa Anna Pandolfi del Politecnico di Milano), alla meccanica dei tessuti, alla biomeccanica cardiovascolare, alla biomeccanica del movimento, ai dispositivi medicali e alla loro interazione con i tessuti, all’integrazione di approcci ingegneristici con la pratica clinica.

I proceedings del VII Meeting ESB-ITA 2017 sono on-line (www.esb-ita.it)!

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n° 6 - Dicembre 2017 Infine, nel corso del Congresso sono stati attribuiti 4 premi, del valore di 150,00 Euro ciascuno, a giovani ricercatori operanti nel settore della Biomeccanica in Italia:

• Martina Genta (Politecnico di Torino) - ESB-ITA Master Thesis Award 2017, per la tesi di Laurea Magistrale dal titolo ”Endothelial cells response to combined loading from flow and substrate deformation: A quantitative analysis”;

• Mariia Dvoriashyna (Università di Genova) - ESB-ITA Best Oral Presentation Award 2017 (sessione

tematica), per il contributo dal titolo “A mathematical model of fluid transport across the retinal pigment epithelium”;

• Dario Allegretti (Politecnico di Milano) - ESB-ITA Best Oral Presentation Award 2017 (sessione

generale), per il contributo dal titolo: “Identification of NiTi Stent Material Parameters Through Surrogate-assisted Optimisation”;

• Elisabetta Monaldo (Università di Roma “Niccolò Cusano”) - ESB-ITA Best Poster Presentation Award

2017, per il poster ”Computational multiscale modelling of fluid-structure interaction in arterial vessels: Tissue mechanics and WSS analysis”

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La Newsletter n° 6 - Dicembre 2017 Conosciamoci…I vincitori dell’ESB-ITA 2017

Martina Genta - sono nata a Savona nel 1992. Circa un anno fa mi sono laureata in ingegneria biomedica al Politecnico di Torino ed è stato un percorso ricco di emozioni ed esperienze. La mia avventura universitaria è iniziata nel 2011, quando da Savona, mio paese natio, decisi di trasferirmi a Torino per iniziare il percorso universitario. Da fuori sede ho avuto l’occasione fin dal primo giorno di vivere al Collegio Universitario Einaudi di Torino, dove ho avuto l’opportunità di condividere molte esperienze, conoscere diverse personalità e interfacciarmi con idee e modi di pensare differenti da quelli a cui ero abituata. La scelta universitaria non è stata semplice, all’inizio ero molto indecisa sul percorso da intraprendere in quanto sono sempre stata affascinata dalla medicina ma anche da aspetti più ingegneristici e matematici. Di conseguenza la scelta è caduta su Ingegneria Biomedica al Politecnico di Torino, di cui ora sono molto soddisfatta. I primi tre anni di ingegneria sono stati impegnativi, ma allo stesso tempo sono passati molto velocemente. Al momento dell’iscrizione alla laurea magistrale in Ingegneria Biomedica nel 2014, scelsi di specializzarmi in Biomeccanica, includendo però anche molti insegnamenti del ramo di Bionanotecnologie, l’altra mia passione. I due anni di magistrale sono stati molto più movimentati, ho avuto l’opportunità di entrare nell’Alta Scuola Politecnica, programma multidisciplinare tra Politecnico di Torino e Politecnico di Milano, dove ho conosciuto tantissimi ragazzi pieni di risorse ed entusiasmo. In seguito, l’ultimo anno della magistrale l’ho trascorso all’estero. Il primo semestre sono stata in Erasmus all’EPFL di Losanna, dove ho affrontato un mondo accademico differente e dove ho avuto l’opportunità di ampliare le mie conoscenze soprattutto a livello internazionale. Successivamente, l’ultimo semestre mi sono trasferita a Zurigo dove ho svolto la tesi di laurea magistrale. La tesi di laurea magistrale è stata la mia prima vera esperienza nell’ambito della ricerca e fin da subito ne sono rimasta affascinata. All’ETH di Zurigo mi sono confrontata con una realtà all’avanguardia nell’ambito della ricerca scientifica e ho avuto la possibilità di mettere in

pratica ciò che avevo studiato fino a quel momento. La mia tesi è stata svolta all’interno del progetto Hybrid Membrane (parte dello Zurich Heart Project) nel gruppo del professor Edoardo Mazza dell’ETH e co-supervisionata dal professor Umberto Morbiducci del Politecnico di Torino e dal professor Alberto Redaelli del Politecnico di Milano. L’Hybrid Membrane Project ha come obiettivo quello di sviluppare un nuovo dispositivo di assistenza ventricolare basato su una membrana elastomerica ricoperta di cellule endoteliali che sia in grado di garantire il corretto cardiac output per il paziente e allo stesso tempo sia in grado di migliorare la vita dei pazienti fornendo una soluzione definitiva e totalmente emocompatibile. In particolare, il mio progetto di tesi, intitolato ‘Endothelial cells response to combined loading from flow and substrate deformation: a quantitative analysis’, si è focalizzato sullo studio della risposta delle cellule endoteliali a diversi stimoli meccanici in modo da conoscere quali sono le condizioni favorevoli per la sopravvivenza cellulare all’interno del dispositivo garantendo emocompatibilità. L’insieme di tutte queste esperienze mi ha permesso di ottenere nel 2016 la Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica al Politecnico di Torino e mi ha arricchito non solo a livello professionale ma anche come persona, consentendomi di ampliare le mie conoscenze e di vivere in realtà internazionali e stimolanti. Al momento mi trovo all’EPFL di Losanna dove, dall’inizio del 2017, sto lavorando in una start up, chiamata Volumina Medical, la quale si occupa di rigenerazione di tessuti molli grazie all’utilizzo di un materiale 3D innovativo che permette la ricostruzione di un tessuto in maniera naturale e durevole nel tempo. In particolare, sono responsabile della parte relativa alla validazione preclinica e allo studio della risposta biologica a seguito dell’impianto del nuovo materiale. Il capitolo italiano della European Society of Biomechanics è stato per me la prima conferenza in cui ho preso parte attivamente ed è stata un’esperienza molti positiva e stimolante che mi ha premesso di conoscere molte persone che lavorano in uno degli ambiti che mi interessa di più. Spero che

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La Newsletter n° 6 - Dicembre 2017 questa tappa sia stata solo l’inizio di un percorso entusiasmante e ricco di avventure nel settore che

più mi affascina e mi appassiona.

Endothelial cells response to combined loading from flow and substrate deformation: A quantitative analysis

Martina Genta

Master Thesis in Biomedical Engineering Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Politecnico di Torino, Italy

Supervisor: Umberto Morbiducci Extract from the Supervisor’s reference letter … Master Thesis project was focused on the study of endothelial cells response to combined loading from flow and substrate deformation. Martina’s thesis work was carried out within an experimental in vitro framework and was integrated by a computational study aimed at the simulation of the substrate deformation under stretching condition. Part of Martina’s thesis project was developed at ETH (Zurich, Switzerland) within the Zürich Heart project. Martina’s Master Thesis has been developed in the cardiovascular framework with the aim of developing a new innovative ventricular assist device. This specific need is due to the drastic increase of the percentage of population affected by cardiovascular diseases in the next decades. Indeed, along this trend, the development of new and innovative solutions has become the next step towards the decrease of health problems. Within this context, the Zürich Heart project focused on the development of a new left ventricular assist device (LVAD) based on a hyperelastic hybrid membrane. Thanks to the deformation of the membrane, the blood is pulsed from the ventricle directly to the aorta allowing the patience to receive the correct cardiac output. Compared with the state of art, the disruptive and challenging idea of this project is to cover with autologous endothelial cells the inner part of the device, and in particular the membrane, in order to have a full integration and a total hemocompatibility of the device inside biological cells behaviour and a mechanical analysis of the flow conditions and deformation of the membrane. Regarding the first part, a bioreactor has been used in order to simulate the conditions that cells will experience inside the device. Firstly, the two loads, shear stress and deformation of the membrane, were applied separately and then different combinations were tested aiming at determining the survival limits of cells and the threshold above which one stimulus, either shear stress or stretching, prevails on the other. Moreover, from a more mechanical point of view, a complementary computational study of the membrane has been performed aimed at investigating the influence of initial conditions on the final applied stretch, and also the influence of boundary conditions (clamping) applied to the system. Finally, a pure mechanical characterization of the material of the membrane, PDMS, has been performed in order to extract the exact law that describes the hyperelastic material, allowing to obtain the precise values that cells experience inside the bioreactor. Overall, the results obtained combining the biological study and the mechanical tests, allowed to identify not only the different behaviour of cells in complex environments, but also to determine which is the most detrimental area of the membrane for their survival. As a consequence, Martina’s Master Thesis was fundamental to define the right values needed to obtain a healthy and confluent monolayer of cells, paving the way for a new era of ventricular assist devices.

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La Newsletter n° 6 - Dicembre 2017 Mariia Dvoriashyna - she is an applied mathematician. She obtained her BSc degree in pure mathematics in Taras Shevchenko National University of Kiev in 2013. She was then enrolled in the Erasmus Mundus Joint MSc programme in Mathematical Modelling in Engineering and obtained her MSc degree in 2015, jointly issued by the University of L’Aquila (Italy), the University of Hamburg (Germany) and the Autonomous University of Barcelona (Spain). She is currently enrolled in the third year of the PhD program in Civil, Chemical and Environmental Engineering at the University of Genoa (Italy). Mariia’s main research interest is in mathematical

modelling of fluid flows in the human eye. The most recent project involves modelling of fluid and ion transport across the retinal pigment epithelium. This project is aimed at understanding the problem of fluid accumulation in the sub-retinal space, a condition associated with a number of retinal diseases. Mariia is also interested in electrophysiology, partial differential equations, fluid dynamics and mathematical biology. As hobbies, she likes singing, playing guitar, travelling, skiing and surfing.

A mathematical model of fluid transport across the retinal pigment epithelium

M. Dvoriashyna1, A. Foss2, E. Gaffney3, O. Jensen4, R. Repetto1

1Dept. Civil, Chemical & Environmental Engr.,University of Genoa, Italy 2Department of Ophthalmology, Nottingham University, Hospitals NHS Trust, Nottingham, UK

3Wolfson Centre for Mathematical Biology, Mathematical Institute, University of Oxford, UK 4School of Mathematics, University of Manchester, UK

Abstract —We propose a mathematical model of fluid transport across the retinal pigment epithelium (RPE), aimed at understanding the mechanisms that govern the flow. Quantitative description of this flow is relevant, as fluid accumulation in the subretinal space is related to several pathological conditions such as, in particular, age related macular degeneration (AMD). Possible mechanisms that drive water flow across the RPE are osmosis and electro-osmosis. We develop a model, which couples electrophysiology and fluid dynamics in the RPE. The model predicts the existence of ion concentration gradients in the cleft gap between adjacent cells and these gradients drive an osmotic flux, which is comparable with the measured water flux across the RPE. We also find that local osmosis is the dominant mechanism for water transport and electro-osmotic flow is subdominant, and this result is robust with change of parameters. Keywords: retinal pigment epithelium; osmosis; electroosmosis.

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La Newsletter n° 6 - Dicembre 2017 Dario Allegretti - Sono nato a Mantova nel 1989. Mi sono laureato nel 2014 in Ingegneria Biomedica e ho conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Bioingegneria lo scorso novembre 2017 presso il Politecnico di Milano. Dopo la laurea magistrale, la mia esperienza lavorativa è iniziata presso il reparto R&D di Medtronic Invatec (BS), dove ho partecipato allo sviluppo di campioni di dispositivi in Nickel-Titanio (NiTinol) per scopo di ricerca. Il mio progetto di dottorato si è svolto presso il “Laboratory of biological structure mechanics” (LaBS, Politecnico di Milano) e si è focalizzato sullo studio dell’affidabilità meccanica di dispositivi impiantabili (stent periferici, valvole aortiche impiantabili per via endovascolare, barre spinali, ecc.). In particolare il mio lavoro ha riguardato lo studio di caratteristiche e criticità, influenti sul comportamento a fatica dei dispositivi, tramite un approccio altamente sinergico tra sperimentazione in-vitro e analisi numeriche. In questo progetto, ho potuto quindi seguire lo sviluppo di dispositivi biomeccanici dalla fase di

progettazione alle fasi di verifica di affidabilità, acquisendo competenze specifiche nella caratterizzazione dei materiali e nello studio del comportamento a fatica. Da febbraio a giugno di quest’anno (2017) ho passato un periodo come ricercatore in visita presso lo “Zienkiewicz Centre for Computational Engineering”, presso la Swansea University of Wales. Durante questa esperienza ho potuto ampliare le mie conoscenze in un ambiente internazionale e, in particolare, mi sono occupato dello sviluppo di un metodo di identificazione delle caratteristiche meccaniche del NiTinol, direttamente da test sul dispositivo, sfruttando il metodo di Kriging (Gaussian Process method). Sono autore di pubblicazioni su riviste internazionali e ho avuto l’opportunità di presentare il mio lavoro in numerosi congressi internazionali. Ho ricevuto alcuni premi tra cui il 3° premio “Young researcher award” all’European Symposium of Vascular Biomaterial, tenutosi a Strasburgo nel 2015 e il premio per Best Oral presentation al ESB-ITA meeting, tenutosi a Roma nel 2017.

Identification of NiTi Stent Material Parameters

Through Surrogate-assisted Optimisation

D. Allegretti1, F. Berti1, L. Petrini2, G. Pennati1, P. Nithiarasu3 and S. Pant3

1 Laboratory of Biological Structure Mechanics (LaBS), DCMIC, Politecnico di Milano, Italy; 2 Department of Civil and Environmental Engineering, Politecnico di Milano, Milan, Italy;

3 Zienkiewicz Centre for Computational Engineering, Swansea University, Wales (UK); INTRODUCTION Nitinol (NiTi) peripheral stents are widely used for endovascular treatment of peripheral artery disease. However, the peripheral vascular district is characterized by complex movements which impose cyclic multi-axial loadings to the implanted device that may result in stent failure due to fatigue [1]. Finite Element (FE) analysis can be a powerful method to assess the state of stress of the device in a specific loading condition and is widely employed in academia and industry [2, 3]. To obtain reliable predictions, both the in-vivo loading conditions and specific device characteristics (in terms of geometry and material properties) must be modelled accurately [4, 5]. Whereas the geometry of the device can be obtained by optical measurements, the information about material properties is often limited and difficult to estimate. Indeed, NiTi material behaviour is strictly dependent on the alloy composition and the manufacturing treatments. In literature, a range of parameters for the material model are reported and these characteristics deeply affect the stent’s global and local behaviour. The present work proposes a methodology, based on surrogateassisted optimization methods [6, 7], to obtain the parameters for the Shape Memory Alloy (SMA) model, available in ANSYS [8], from experimental tests on the stent. The methodology has been developed for a virtual case study on a reference geometry with NiTi material made in-house and then validated on experimental tests conducted on real stents of the same geometries and material, where variability and experimental noise could be present.

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La Newsletter n° 6 - Dicembre 2017 MATERIALS AND METHODS

A. Numerical analysis

Stent FE Model, Boundary conditions & NiTinol material - The geometrical design chosen for the reference virtual case study is a peak-to-peak design. The reference stent geometry, as the most of the peripheral stent geometries, is made by a functional unit that is repeated circumferentially and axially to obtain the whole stent. To simplify the model and to reduce the computational cost, the analyses have been made on this functional unit (Figure 1a). A comparison between the whole stent and the unit has been made to establish the accuracy of the model results. A cycle of axial tensile loading and releasing has been chosen as numerical simulation on the stent functional unit. A NiTi biomedical material made by our LaBS group, studied experimentally and implemented in the ANSYS constitutive material (9 parameters: EA, v (constant=0.3), σSAS, σFAS, σSSA, σFSA, εL, α, EM) [8] has been chosen for the virtual reference case study.

B. Physical behavior

Analysis of the mechanical stent axial behaviour The mechanical behaviour of the stent unit when subjected to an axial loading and releasing has been analysed and three different phases, describing the nonlinear NiTi characteristic, have been highlighted (Figure 1b). In the first phase the stent behaviour is linear elastic, involving EA. In the second phase the stent stiffness decreases, the material starts the transformation on the upper plateau involving σ SAS, σ FAS, ε, α. In the third phase the behaviour is firstly linear and then it starts the transformation on the lower plateau, involving EM, σ SSA, σ FSA. Each of these three phases, in term of force in time, will be the input (measurement) for the identification method. Parameters identification through optimization process - The surrogate-assisted optimization process is decomposed in to the aforementioned three phases to separately estimate the parameters affecting each phase. The process starts by defining the lower and upper bounds for all the parameters based on literature (Table I). Then, for each phase, the parametric space is sampled through the quasi-random spacefilling SOBOL sequence. Each sample point is numerically analysed in an FE simulation and a loss function (L2 error) between the reference behaviour and the behaviour of the stent with material properties corresponding to the sample is calculated. The loss function is then used to construct a Identification of NiTi Stent Material Parameters Through Surrogate-assisted Optimisation Gaussian Process (GP) surrogate model (often referred to as a Kriging model in literature) [7]. The GP model is then searched (minimised) using a genetic algorithm (GA) followed by an L-BFGS descent from the best point predicted by the GA. The final solution, with the lowest loss function, is taken as an estimate of the parameters.

Figure 1 – Stent geometry and functional unit FE model (a); The mechanical behaviour of the stent unit

model when axially loaded and released (b).

RESULTS The method predictions, about the development of the method on the virtual case study, have been evaluated by comparison between the parameters identified and the reference values through several measures: the error between values in a normalized space (Table I); the material behaviours in terms of stress-strain curve (Figure 2); the stent global static behaviour in terms of force over displacement (Figure 3);

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La Newsletter n° 6 - Dicembre 2017 the stent fatigue local behaviour in terms of first principal mean strain and equivalent alternate strain for an exampling loading conditions (Figure 4). The results highlight a high predictivity of the methodology with low errors (< 10% in the parameters values) in all the evaluations.

Figure 2 and 3 – The mechanical Stress-Strain static behavior of the material for the reference and the

identified values. The static behavior of the stent functional unit has been analyzed with the reference and the identified material. A good agreement is showed.

Figure 4 and 5 – The fatigue behavior for an example loading case has been analyzed for the reference and

the identified material. The comparison shows a good match between fatigue predictions. Experimental axial test on the stent sample(a); Experimental mechanical behaviour of 2 stent samples axially loaded and

realesed(b).

EXTENSIONS The method described has been applied to an experimental case study to validate its effectiveness. Stent specimens inhouse-made by our group at LaBS with the same material and same peak-to-peak geometry considered for the virtual case have been tested under axial tension in a temperature controlled chamber (Figure 5a). The experimental outcomes have been used as input for the identification method performed as explained above. Unlike the virtual case the experimental data (Figure 5b) are affected by experimental variability induced by possible slight differences in the stent structures and experimental noises. CONCLUSION The work proposes a new and robust methodology able to identify the NiTi material parameters directly from the stent using optimization algorithm. The use of this method gives an improvement on the reliability of the numerical study on NiTi peripheral stent when a stent sample is available for experimental tests. At the moment the experimental validation analyses are promising and still ongoing. ACKNOWLEDGEMENT This work is partially funded by Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) Delivery Plan (EP/P511249/1).

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La Newsletter n° 6 - Dicembre 2017 Elisabetta Monaldo - ho conseguito la Laurea Magistrale in Ingegneria Medica (Ottobre 2016) presso l’Università di Roma “Tor Vergata” ed attualmente sono dottoranda dell’Università di Roma Niccolò Cusano. Il poster, meritevole del “ESB-ITA Best Poster Presentation Award 2017” attribuitomi nel corso del Congresso ESB-ITA 2017, raccoglie la sintesi dei risultati conseguiti durante il progetto di Tesi Magistrale (tutor: Prof. Giuseppe Vairo), realizzato in collaborazione con l’Università Campus Biomedico di Roma (Prof. Alessio Gizzi), e l’Institute of Continuum Mechanics della Leibnitz University di Hannover (Prof. Michele Marino). Tale lavoro si inquadra nelle attività del progetto di ricerca BIOART finanziato dal Miur (responsabile: Giuseppe Vairo), il cui obiettivo è quello di fornire un contributo verso la comprensione dei meccanismi connessi all'insorgenza e all'evoluzione di patologie cardiovascolari (come l'aneurisma), mirando allo sviluppo di metodologie e tecniche computazionali in grado di coadiuvare il clinico nella scelta della strategia terapeutica paziente-specifico ottimale.

In particolare, lo studio ha portato allo sviluppo di un tool computazionale per l'analisi dell'interazione fluido-struttura in segmenti arteriosi. L'approccio proposto consente di valutare in modo accurato, tenendo conto delle non linearità del tessuto, sia gli indici di rischio trombotico associati a condizioni patologiche del flusso sanguigno, sia stati meccanici di localizzazione e/o di sollecitazione anomali, legandoli in modo non fenomenologico alla struttura istologica del tessuto arterioso alle diverse scale di lunghezza. Pertanto, il contributo proposto apre ad una nuova prospettiva di analisi dei meccanismi biomeccanici ritenuti fondamentali al fine di chiarire l'eziologia del rimodellamento fisiopatologico, alla base dell’insorgenza e dell'evoluzione di patologie cardiovascolari. I risultati salienti dello studio sono stati recentemente pubblicati su Medical Engineering & Physics: Bianchi, D., Monaldo, E., Gizzi, A., Marino, M., Filippi, S., & Vairo, G. (2017). A FSI computational framework for vascular physiopathology: A novel flow-tissue multiscale strategy. Med. Eng. and Phys., 47, 25-37.

Computational multiscale modelling of FSI in arterial vessels: Tissue mechanics and WSS analysis

E. Monaldo1, D. Bianchi2, A. Gizzi3, M. Marino4, S. Filippi3, and G. Vairo2

1Unicusano, Università degli Studi Niccolò Cusano, Rome, Italy 2DICII, University of Rome “Tor Vergata”, Italy

3Università Campus Bio-Medico di Roma, Engineering Department, Italy 4IKM, Leibniz University of Hannover, Germany;

INTRODUCTION

ardiovascular diseases are the leading cause of deaths worldwide, but their aetiology is still debated and therapeutic approaches are usually driven by risk ranges deduced via clinical records only. Advances have been recently obtained by merging biomedical imaging and numerical modelling [1], though the translation of these data into the clinical practice is still ongoing and novel tools for a real-time decision-making protocol are strongly demanded. These tools would allow to obtain a reliable assessment of clinical quantities, such as hemodynamic risk indicators based on wall shear stress (WSS) [2], [3], for supporting clinicians on the decision process towards elective therapeutic approaches. A key aspect for reliable analyses consists in the accurate modeling of both physiological flow conditions and tissue constitutive response, the latter being highly anisotropic and non-linear. Several tissue constitutive formulations are available in literature [4], but they are generally characterized by a weak relationship with histological/biochemical parameters. In this paper, a novel multiscale structurally-motivated approach for the constitutive description of arterial tissues, established in [5]-[9], has been adopted. It describes the tissue macroscale mechanical behaviour on

C

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La Newsletter n° 6 - Dicembre 2017 the basis of dominant micro- and nano-scale features, by introducing model parameters directly related to measurable histological and biochemical properties. Moreover, blood flow is described by coupling a three-dimensional (3D) modelling strategy within a vessel segment with a zero-dimensional (0D) model that reproduces the effects of the distal pressure, and simply accounts for the downstream vascular tree. Accordingly, a multiscale rationale is gained also on fluid description, thereby adopting a 3D-0D coupling. Proposed computational framework is applied to an exemplary case study of an abdominal aortic aneurysm, obtained by reproducing a patient-specific geometry from computer tomography (CT) images. MATERIAL AND METHODS The domain of an aortic segment, reconstructed via CT images, is regarded as a continuum body. Computational domain is composed of the arterial tissue, represented by the solid domain, and of the blood flow, represented by the fluid domain. The intersection between solid and fluid domains identifies the surface where blood and tissue interact.

A. Aortic tissue

In the framework of a multiscale strategy and referring to the tunica media only, the histologic structure of the aortic tissue, related to the occurrence of media lamellar units (MLUs), is modelled as a layered structure comprising perfectly-bonded layers having the same thickness. Each MLU is assumed to be composed by an elastin layer and by an interlamellar substance (IL). In turn, the interlamellar substance is described as a multi-layered sub-structure made up of concentrically fibre-reinforced sub-layers, comprising elastin, muscle cells, and crimped collagenous fibres, whose main direction is helically arranged around the vessel axis. The orientation of collagen fibres with respect to the vessel axis is modelled by accounting for the variation of the fibre wrapping angle along the tissue thickness. Each IL sub-layer is modelled as a composite material made up of crimped collagen fibres, aligned in the same direction, embedded in a linearly elastic isotropic matrix that describes both the elastin network and the muscle cells [7], [9]. In order to account not only for micro-scale features but also for the nano-scale ones, the hierarchical collagen arrangement is also modelled. In detail, collagen fibres are described as bundles of densely packed tilted fibrils, laterally linked by proteoglycans. In turn, collagen fibrils are described as staggered arrays of tropocollagen molecules, mutually interconnected by intermolecular covalent cross-links. Nano-scale dominant mechanisms are thereby coupled with the tissue micro-scale description by adopting a multiscale homogenization process, that allows to obtain a macro-scale tissue constitutive description [5]-[9].

B. Blood flow

The fluid problem associated to the blood flow within a vessel segment is formulated by considering blood as an incompressible Newtonian fluid and by neglecting gravity loads. Inflow boundary conditions are prescribed by assigning an inflow time-dependent profile based on in-vivo measures. Outflow boundary conditions are obtained from a 3D-0D coupling based on a three-element Windkessel model [10], [11] (consisting of a proximal resistance, a proximal capacitance, and a distal resistance), accounting for the downstream vasculature.

C. Fluid-Structure coupling

The fluid-structure interaction is based on an explicit time-marching approach, consisting in a discretized physical coupling between the structural problem and the fluid one in terms of compatibility and equilibrium relationships [11]. A time discretization of the fluid problem is conceived as a series of subsequent computational steps ∆t. Within each time interval ∆t the fluid problem is treated via an Eulerian approach and without considering a strong coupling with the structural problem, that is by neglecting advective effects induced by the wall moving within the fluid domain during ∆t. Moreover, in order to properly account for tissue nonlinearities, a further time-like partition is introduced for treating the structural problem, allowing to incrementally describe the fluid-pressure loading associated to each time interval ∆t. The proposed computational framework, defined via a finite-element formulation [11], opens to assess many useful clinical quantities and risk indices. In detail, it allows to predict the local evolution of microstructural tissue features (e.g., collagen fibre crimp and orientation), as well as the accurate quantification of

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 hemodynamic risk indices based on the WSS (e.g., the ones based on the novel Three-Band Decomposition approach -TBD- [3], [4]). RESULTS As an exemplary case study, a portion of an aneurysmatic human abdominal aorta has been modeled and analyzed. The computational domain consists of a healthy descending segment (about 4 cm long, 2 cm in diameter), followed by an aneurysmatic sac (about 4 cm long, 5 cm in diameter), and ending with the iliac bifurcation. Figure 1 shows some numerical results computed at the systolic peak of a cardiac cycle.

Fig. 1: Spatial distributions at the systolic peak of: (a) blood pressure; (b) blood streamlines; (c) WSS-based TBD∆T index [12]; (d) tissue displacement; (e) tissue tangential circumferential stiffness; (f) mean along-the-thickness amplitude of collagen fibres (normalized to diastole value).

CONCLUSION A novel computational framework for the FSI analysis of vascular mechanics has been developed, based on the coupling between multiscale descriptions of tissue constitutive response and blood flow. Proposed strategy revealed effective for furnishing useful clinical insights associated to both microstructural features and wall-shear-stress-based risk indices. Such an in-silico platform might be employed to conduct extensive parametric computational analyses that reproduce different clinical scenarios, aiming to establish useful indications for accelerating some clinical outcomes. This might further shade a light on a better understanding of the imbalance of mechanobiological pathways driving the aetiology of some diseases. ACKNOWLEDGEMENTS D. Bianchi, G. Vairo: Italian Minister of University and Research, MIUR (Consolidate the Foundations 2015 - BIOART). A. Gizzi and S. Filippi: Italian National Group of Mathematical Physics (GNFM-INdAM). M. Marino: State of Lower Saxony (Germany) - Masterplan “Smart Biotecs”.

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 ESB – Seville 2017

Di Luca Cristofolini Report on the ESB 2017 in Seville - The 23rd Congress of the European Society of Biomechanics took place from 2nd to 5th July 2017 in Seville, Spain. It was hosted at the Higher Technical School of Engineering in the Expo ’92 area just across the River Guadalquivir. The meeting was organized by the European Society of Biomechanics and the Universidad de Sevilla. This was the first time that an ESB congress took place in Spain. The Annual meeting of the Spanish Chapter of the ESB was incorporated in the general Congress, which led to an increase of Spanish delegates. The Congress was attended by a total of 579 registered delegates. Similar to past years, participation of students was high (263 registered students, i.e. 45% of the delegates). This is also due to the effort made by the Society to contribute towards the attendance of young delegates with 19 travel awards. Four pre-courses were organized on the first congress day:

• “Modelling of tissue regeneration” (Damien Lacroix, Maria José Gómez-Benito, Ismael González);

• “Modelling the mechanical behaviour of soft tissues” (José Félix Rodríguez, Jorge Grasa, Estefanía Peña)

• “OpenSim: basic course”, and “OpenSim, advanced course” (Friedl De Groote, Ilse Jonkers, Mariska Wesseling, Sam Van Rossom).

Right after the opening ceremony, the welcome cocktail was a great opportunity catch up with old friends, meet colleagues, and get a first assay of the Spanish tradition for tapas. A total of 777 abstracts were submitted and peer-reviewed: 585 were presented in 442 podium presentations and 140 flash and poster presentations All abstracts are available in open access through the ESB portal: • https://esbiomech.org/conference/index.php/

esb2017/seville/schedConf/presentations During the coffee and lunch breaks, the delegates had an opportunity to meet the colleagues, visit the sponsor booths with 13 sponsors, and discuss the posters with the authors.

Opening ceremony (top left), Welcome reception cocktail (bottom left), Auditorium during one of the

Plenary lectures (top right), Lunch break (bottom right) (courtesy of the Congress organizers)

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 A total of 13 perspective talks were given by prominent researchers opening several sessions with a comprehensive introduction, highlighting the results of many long-running international research programs, and a providing broader view of biomechanics research. Each day of the congress, a keynote lecture was delivered in the Auditorium covering: • Musculoskeletal Biomechanics

(“Do we need a new paradigm for muscle contraction?” by Walter Herzog)

• Cardiovascular Biomechanics (“Combining in vitro and in silico approaches towards patient-specific cardiovascular studies” by Francesco Migliavacca)

• Cellular Biomechanics (“The biomechanics of cell motility: integration of experimental and numerical models” by José Manuel García-Aznar).

During the Congress, the ESB awards were presented: the Huiskes Medal Award (Lutz Claes),

the ESB Award for the Best Doctoral thesis in Biomechanics (Lorenzo Grassi), and the ESB Student Award (finally awarded to Pim Oomen). Apart from the scientific programme, delegates could enjoy the spirit of Seville, a city crowded with tourists at this season of the year. Though the scientific programme was quite busy, it still left time for a visit to the historical centre of the city (the organizers must be acknowledged for arranging acceptable air temperatures, even in July!). The Student delegates enjoyed the Students party on Monday evening (and night) in La Raza Restaurant, next to María Luisa’s Park, close to Plaza de España. On Tuesday evening we celebrated the traditional Gala Dinner in the gardens and the pavillion of Villa Luisa, a historical Palace close to María Luisa Park, with a traditional Andalucian food and an amazing flamenco show. All ESB members heartily thank the organizers for organizing such a fruitful scientific meeting, and an enjoyable social event.

Gala dinner (courtesy of the Congress organizers)

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 ESB Award - Best Doctoral thesis in Biomechanics

Lorenzo Grassi

Lorenzo Grassi - Sono attualmente ricercatore post-dottorato all’Università di Lund, in Svezia. Il mio interesse principale di ricerca è la modellazione personalizzata di femori utilizzando il metodo degli elementi finiti, finalizzata alla predizione del rischio di frattura. Ma mi occupo anche di prove meccaniche sperimentali e modellazione statistica della variabilità anatomica di femore e anca. In generale, sono appassionato di approcci combinati numerico-sperimentali su materiali biologici. Ho studiato Ingegneria Biomedica ad indirizzo industriale all’Università di Pisa, dove mi sono laureato nel 2008. Dopo la laurea ho ottenuto una borsa di studio di 6 mesi presso l’istituto di fisiologia clinical del CNR di Pisa, dove ho lavorato ad un progetto per la stimolazione elettrotattile da utilizzare in applicazioni di realtà aumentata. Terminata la mia esperienza pisana mi sono trasferito a Bologna, dove ho lavorato per quasi 3 anni al laboratorio di tecnologia biomedica dell’istituto ortopedico Rizzoli.

Lí ho iniziato a lavorare con la modellazione ad elementi finiti dei femori per predire il rischio di frattura in soggetti con osteoporosi, argomento

di cui continuo ad occuparmi. Ma soprattutto lì ho avuto la possibilità di imparare a fare ricerca, “rubando” conoscenza e metodo alle tante persone capaci che vi lavorano.

Dopo i 3 anni all’istituto ortopedico Rizzoli mi sono trasferito a Lund, in Svezia, per prendere il dottorato di ricerca in Ingegneria Biomedica.

I miei supervisori sono stati la prof.ssa Hanna Isaksson ed il prof. Matti Ristinmaa. Il mio progetto di tesi prevedeva lo sviluppo e la validazione di un modello ad elementi finiti 3D per predirre il carico di rottura dei femori a partire da immagini diagnostiche. Una della particolarità di questo metodo è la possibilità di ricostruire modelli 3D a partire da immagini cliniche bidimensionali, utilizzando un modello

statistico della variabilità anatomica dei femori in una popolazione. I modelli sono stati validati utilizzando delle prove meccaniche che ho svolto durante il dottorato, e dove la correlazione di immagini è stata utilizzata per misurare un ampio campo di deformazioni. L’esaminatore esterno (“opponent”, nel sistema svedese) è stato il prof. Mark Taylor dall’Universitá di Flinders, Australia. Chiunque sia interessato a leggere la tesi può trovarla qui.

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 Memo: SAVE-THE-DATE

…eventi che coinvolgeranno direttamente l’ESB-ITA

- UNITO-POLITO cancer conference (CancerTO 2018) Torino, 7-9 marzo 2018 Scadenza sottomissione abstract: non disponibile Iscrizione gratuita per i membri ESB-ITA Website: https://www.cancerto.it/

- Congresso del gruppo nazionale di bioingegneria (GNB 2018) Politecnico di Milano (Campus Leonardo), Milano, 25-27 giugno 2018 Scadenza sottomissione abstract: 12 febbraio 2018 Website: http://www.gnb2018.polimi.it/

- World congress of biomechanics (WCB 2018) Dublino, Irlanda, 8-12 luglio 2018 Scadenza sottomissione abstract: 19 dicembre 2017 !!! 4 Gennaio 2018 !!! Sessione organizzata da ESB-ITA: “Biomechanics for the bedside: a snapshot of recent experimental and modelling trends with clinical impact” (track “Multiscale Biomechanics”) Sessione organizzata da G.Tozzi, E.Dall’Ara e S.Avril: “Digital Volume Correlation strain measurements in biological tissues and biomaterials” Website: http://wcb2018.com/

- 2° Congresso Nazionale IDBN & III Thematic Conference ESB-ITA 3D printing and Biomechanics Pavia, 5-7 settembre 2018 Scadenza sottomissione abstract: non ancora disponibile Website: http://idbn.org/

… altri interessanti eventi in ambito biomeccanico

- The 15th International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering and the 3rd Conference on Imaging and Visualization (CMBBE 2018) Instituto Superior Técnico, Lisbona, Portogallo, 26-29 marzo 2018 Scadenza sottomissione abstract: sottomissione chiusa Website: http://www.biomm.org

- MeMeA 2018, 13th Annual IEEE International Symposium on Medical Measurements & Applications

Roma, JUNE 11-13, 2018 Website: http://memea2018.ieee-ims.org/pages/home Al suo inbterno… "Motion Capture Measurement Systems for Medical Applications"

Website: http://memea2018.ieee-ims.org/pages/special-sessions

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 - The 13th International Symposium on Biomechanics in Vascular Biology and Cardiovascular Disease

Atlanta, USA, 12-13 aprile 2018 Scadenza sottomissione abstract: 26 gennaio 2018 Website: http://www.shearstresssymposium.nl/

- 6th European Conference on Computational Mechanics and 7th European Conference on Computational Fluid Dynamics (ECCOMAS ECCM - ECFD 2018) Glasgow, Regno Unito, 11-15 giugno 2018 Scadenza sottomissione abstract: 31 gennaio 2018 Mini simposio organizzato da E.Dall’Ara, U.Wolfram e Z.Yosibash: MS107: Multiscale computational musculoskeletal mechanics: verification, validation and applications Website: http://www.eccm-ecfd2018.org/

- The First International Conference on Materials, Mimicking, Manufacturing from and for Bio Application Politecnico di Milano (Campus Bovisa), Milano, 27-29 giugno 2018 Scadenza sottomissione abstract: 31 gennaio 2018 Website: http://www.biomm.org

- 42nd Annual Meeting of the American Society of Biomechanics (ASB 2018) Mayo Civic Center, Rochester, Minnesota, USA, 8-11 agosto 2018 Scadenza sottomissione abstract: metà di gennaio 2018 Website: http://asb2018.asbweb.org/

- Virtual physiological human conference (VPH 2018) Saragozza, Spagna, 5-7 settembre 2018 Scadenza sottomissione abstract: 28 febbraio 2018 Website: http://vph-conference.org/

- Biomedical engineering society annual meeting (BMES 2018) Atlanta, Georgia, USA, 17-20 ottobre 2018 Scadenza sottomissione abstract: non ancora disponibile Website: http://www.bmes.org/annualmeeting

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 #Pubblicazioni 2017

#bone Giordano Valente (Istituto Ortopedico Rizzoli) Bone adaptation and in vivo mechanical stimuli after bone tumor: a biomechanical modeling analysis, G Valente https://goo.gl/vHf7zZ Sara Oliviero, Enrico Dall’Ara (University of Sheffield) #Effect of integration time on the properties of the mouse tibia by Sara Oliviero et al. @E_DallAra, @insigneo https://goo.gl/JUb56D Enrico Dall’Ara (University of Sheffield) Precision of DVC applied to bone, scanned at different length scales #Bone #DVC #precision https://t.co/6GdIuixGgE Simone Tassani (Universitat Pompeu Fabra, Barcelona) Active Segmentation for bone micro-CT images. #hardtissue #micro-CT #segmentation #trabecularbone V.C.Korfiatis https://goo.gl/JiqCRC Prediction of fracture zone using imbalanced micro-CT bone data #micro-CT #fracture #trabecularbone V.C.Korfiatis https://goo.gl/Vbi4d3 #spine Tito Bassani (IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi, Milano) Validation of the AnyBody full body musculoskeletal model in computing lumbar #spine loads at L4L5 level. Bassani Tito https://goo.gl/U4XtsD Gloria Casaroli (IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi, Milano) An anisotropic hyperelastic description of the lumbar intervertebral disc. #FE #softtissue #spine @gloria_casaroli https://goo.gl/97Kqbb Gloria Casaroli (IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi, Milano) Which mechanical conditions cause intervertebral disc failure? #FE #spine @gloria_casaroli https://goo.gl/4fJMpf Marco Palanca, Maria Luisa Ruspi (Alma Mater Studiorum – Univeristà di Bologna) A cool method to measure the strains on spine #digitalimagecorrelation #spinetesting #spine #intervertebral #disc #vertebra https://t.co/pMj6c1HHMI Andrea Luca (IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi, Milano), Luigi La Barbera (Politecnico di Milano) Reducing implant failure after pedicle-subtraction osteotomy #spine #implants #FEM @LaBS_Polimi https://goo.gl/RT6p16

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 Luigi La Barbera (Politecnico di Milano): New paradigm for spinal implants #spine #FEM #implant #ASTM @LaBS_Polimi https://goo.gl/cp434j Maria Cristiana Costa (University of Shieffield) #Validation of Micro Finite Element models of the vertebral body by Maria Cristiana Costa @E_DallAra @insigneo @gtozzi7 https://goo.gl/5BTYr5 #dental Mara Terzini (Politecnico di Torino) 3D analysis of resorbed alveolar sockets with cone beam CT MinervaStomatol TerziniM #dental https://goo.gl/ULZdPo Cristina Bignardi (Politecnico di Torino) Volume changes in alveolar sockets after ridge augmentn. IntJOralMaxImpl BignardiC #dental https://goo.gl/nHfYcK #muscle Giordano Valente (Istituto Ortopedico Rizzoli) nmsBuilder: freeware to create subject-specific musculoskeletal models for OpenSim, G Valente https://goo.gl/cKoTMv #locomsport, #movementanalysis Mara Terzini (Politecnico di Torino) Learning curves of elite car racers. Int J Sports Science & Coach TerziniM #locomsport https://goo.gl/FhDH3s Cristina Bignardi (Politecnico di Torino) Additively manufactured load-bearing implantable devices. AMJ BignardiC #locomsport https://goo.gl/WJSDgP Maria Cristina Bisi (Università di Bologna) Changes in tibialis anterior architecture affect the amplitude of surface EMGs. #muscle #locomsport @BisiMC Objective assessment of children movement competence using wearable sensors. #locomsport #gaitdevelopment @BisiMC Matteo Zago (Politecnico di Milano) How multi segmental patterns deviate from normal in spastic diplegia M Zago C Sforza M Galli #movlab @polimi #clinicalbiomechanics https://goo.gl/DgPfGy Multi-segmental movement patterns reflect juggling complexity and skill level Zago Federolf Lovecchio Galli Federolf #movlab #lam #unimi @polimi https://goo.gl/Uj2Qot

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 Carlo Massaroni (Università Campus Bio-Medico di Roma) A novel geometrical model based on prisms to compute respiratory volumes by using motion capture systems and markers #breathing #method #mocap https://goo.gl/mGEccd #softtissue Anna Pandolfi (Politecnico di Milano) Stochastic fiber reinforced visco-active tissues to model peristaltic contractions of the human intestine @macagi60 https://goo.gl/S6hvtw Myopic versus emmetropic eyes: the different mechanical response of the sclera to uniaxial loads @macagi60 https://goo.gl/CbhHfU Michele Marino (Leibniz Universität Hannover) Collagen fiber straightening in #softtissues: analytical model for #multiscale effects @MicMarino https://goo.gl/zFXgQW Giorgio Mattei (Centro pIaggio UNIPI) Micro-Mechanical #hydrogel #viscoelastic properties using the Nano-Epsilon Dot Method @MatteiGio @CPiaggioUniPisa https://goo.gl/e49mC6 #Adhesion-cohesion balance and #oxygen consumption characteristics of #liver #organoids @MatteiGio @CPiaggioUniPisa https://goo.gl/iTYNmt #biomaterials Alberto Audenino (Politecnico di Torino) Natural polymeric microspheres for drug delivery. Mat Sci Eng #biomaterials AudeninoA https://goo.gl/dtFXqd #cardiovascular Giulia Luraghi (Politecnico di Milano): Evaluation of aortic valve: #FSI or structural #simulation? #heartvalve #cardiovascular @LaBS_Polimi @fra1986 https://t.co/e0N6J9qI7C Lorenza Petrini, Francesca Berti (Politecnico di Milano): Inelastic deformations in shape memory endovascular devices #NiTi #cardiovascular #fatigue @LaBS_Polimi @FranciBB8 https://t.co/ofP8uCxKdB Claudio Chiastra (Politecnico di Milano): Bench testing and coronary bifurcations: European Bifurcation Club consensus #cardiovascular #stent @LaBS_Polimi @Udio_NT https://goo.gl/u1BVrn Mirko Bonfanti (UCL, Londra) Patient-specific compliant model of #aortic #dissection, M. Bonfanti @vdiazucl @VPHCaSE #CFD #multiscale https://goo.gl/PC1PLt

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 Michele Marino (Leibniz Universität Hannover) Chemo-mechano-biological arterial response: transport and remodeling mechanisms #cardiovascular @MicMarino https://goo.gl/yG13Gj Giuseppe Vairo (Universitá degli Studi di Roma “Tor Vergata”) Modeling strategies for arterial multiphysics #cardiovascular @giuseppevairo https://goo.gl/mM7mvV Daniele Bianchi (Universitá degli Studi di Roma “Tor Vergata”) A computational multiscale strategy for FSI in vascular physiopathology #cardiovascular @Daniele_B13 https://goo.gl/QyT1on Simona Celi (Fondazione Regione Toscana/CNR “G. Monasterio”) Multimodality Imaging for Interventional Cardiology #cardiology #imaging @celi_simona https://shar.es/1MBhaz Silvia Bozzi (Politecnico di Milano) Uncertainty propagation of PC-MRI derived inlet BCs in computational models of aorta #Bozzi #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/EY8UMK Alessandro Caimi (Politecnico di Milano) Virtual benchmarking of pneumatic VAD application of a novel FSI-based strategy #Caimi #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/a2cuh3 Matteo Selmi (Politecnico di Milano) Aortic root biomechanics after Sleeve and David sparing techniques a FE analysis #Selmi #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/g4shT7 Filippo Piatti (Politecnico di Milano) Quantification of in vivo wall shear stresses in BAV patients from 4Dflow data #Piatti #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/4gC296 4Dflow analysis of BAV wall shear stress alterations in absence of aortic remodeling #Piatti #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/hNM6Gf Omar Antonio Pappalardo (Politecnico di Milano) Mass-spring models for the simulation of mitral valve function #Pappalardo #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/VGWK8a Francesco Sturla (Politecnico di Milano) Dynamic and quantitative evaluation of degenerative mitral valve disease #Sturla #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/DVauxy In vitro and in silico approaches to quantify the effects of the Mitraclip system #Sturla #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/XGE9iM Emiliano Votta (Politecnico di Milano) A novel approach to the quantification of aortic root in vivo structural mechanics #Votta #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/sivGvR

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 Driving airway pressure should we use a static measure to describe a dynamic phenomenon #Votta #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/pvX67B Simone Vesentini (Politecnico di Milano) Glyco-functionalysed biomaterials in neuroregeneration #Vesentini #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/JFk52e Alberto Redaelli (Politecnico di Milano) Systolic anterior motion after mitral valve repair a predictive computational model #Redaelli #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/X5X7ue Engineering of Thermostable Enzymes for Industrial applications #Redaelli #BiomechsBridgetheGap Beniamino Fiore (Politecnico di Milano) Mastering Mitral Leaflets Coaptation After Valve Repair with Mitral Annuloplasty Ring #Fiore #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/rrU14P Riccardo Vismara (Politecnico di Milano) A novel system for the treatment of aortic annular dilation: ex vivo investigation #Vismara #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/RnFSuk MitraClip removal: Surgical techniques to preserve native mitral valve leaflets #Vismara #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/qkiMJF Marco Piola (Politecnico di Milano) Mimicking of Coronary Hemodynamics for Ex-Vivo Stimulation of Human Saphenous Veins #Piola #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/btEhFL Giordano Tasca (Politecnico di Milano) Hydrodynamic and Geometric Behavior of Two Pericardial Prostheses #Tasca #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/gCcZZY Comparison of a Sutureless Bioprosthesis With Two Pericardial Stented Valves #Tasca #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/RAbYop Michal Jaworek (Politecnico di Milano) Modelling of Lesions Associated with Functional Mitral Regurgitation #Jaworek #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/RNzSFC Functional Tricuspid Regurgitation Model in a Beating Heart Platform #Jaworek #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/6ZrkrH Filippo Consolo (Politecnico di Milano) High Frequency Components of Hemodynamic Shear Stress #Consolo #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/iGBCpe Peripheral VA-ECMO venous cannulation: which side for the femoral cannula? #Consolo #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/vY263D

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 Marco D. de Tullio (Politecnico di Bari) Flow structure in healthy and pathological left ventricles with natural and prosthetic mitral valves. Meschin et al J Fluid Mech https://goo.gl/a7cfnb Umberto Morbiducci (Politecnico di Torino) Uncertainty in PC-MRI inlet BC in aortic CFD. CMBBE MorbiducciU #cardiovascular https://goo.gl/atqPxn Diego Gallo (Politecnico di Torino) Morphometry: application to diastolic dysfunction. MedEng&Phys @dieggallo #cardiovascular https://goo.gl/VhX3Sd Quantification of instabilities in pulsatile flows. JBiomech @dieggallo #cardiovascular https://goo.gl/KYsvkr #microfluidics Marco D. de Tullio (Politecnico di Bari) Predicting adhesive regimens of circulating particles at blood capillary walls. Coclite et al Microfluid Nanofluidics https://goo.gl/QdS6nT Annalisa Dimasi (Politecnico di Milano) Microfludic platforms for the evaluation of anti-platelet agent efficacy #Dimasi #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/UPY7pN Analitical and numerical simulation of platelets in microchannels #Dimasi #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/J6pJSQ Daniela Cruz Moreira (Politecnico di Milano) Yeasts identification in microfluidic devices using peptide nucleic acid #Cruz-Moreira #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/du7h7Q Marco Rasponi (Politecnico di Milano) Generating Multicompartmental 3D Biological Constructs Interfaced in Microfluidic Devices #Rasponi #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/VStqCh Alessio Gizzi (Università Campus Bio-Medico di Roma) Computationally Informed Design of Multi-Axial Actuated #Microfluidic Chip Device, Gizzi et al Sci Rep https://goo.gl/6azADs #cells, #tissueeng Diana Massai (Politecnico di Torino) Sensitivity of HPSC to insulin precipitation. SciRep MassaiD #histCells https://goo.gl/Z2JRf6 Large-scale expansion of human pluripotent stem cells. Proc Biochem MassaiD #histCells https://goo.gl/xWzsur

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 Umberto Morbiducci (Politecnico di Torino) Stem cell spheroids and ex vivo niche modeling. J Cardiov Trans Res MorbiducciU #tissueeng https://goo.gl/DPVZKT Marco Ferroni (Politecnico di Milano): Terminal #sterilization of equine-derived decellularized #tendons for #clinical use @LaBS_Polimi @MFerroniRS https://goo.gl/TWvdWM Monica Soncini (Politecnico di Milano) A Dual-Mode Bioreactor System for Tissue Engineered Vascular Models #Soncini #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/w5kGGX Giovanni Stefano Ugolini (Politecnico di Milano) Tailoring cardiac environment in microphysiological systems #Ugolini #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/bG32zP Human cardiac fibroblasts adaptive responses to mechanical strain and oxygen changes #Ugolini #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/itXyPR Vita Manzoli (Politecnico di Milano) Engineering human renal epithelial cells for transplantation in regenerative medicine #Manzoli #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/bY32v4 Glucose-stimulated insulin release: Parallel studies of human pancreatic islets #Manzoli #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/JAQnHd Roberta Visone (Politecnico di Milano) High-throughput microfluidic platform for 3D cultures of mesenchymal stem cells #Visone #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/HVidd1 Alfonso Gautieri (Politecnico di Milano) Advanced glycation end-products mechanics of aged collagen from molecule to tissue #Gautieri #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/4kC1Dn Catch-and-release target cells using aptamer-conjugated zwitterionic oligopeptid #Gautieri #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/BS2kSR #molecular Federica Rigoldi (Politecnico di Milano) Nanostructure and stability of calcitonin amyloids #Rigoldi #BiomechsBridgetheGap https://goo.gl/xcCuud Monika Soncini (Politecnico di Milano) Molecular dynamics simulations of the intrinsically disordered protein amelogenin #Soncini #BiomechsBridgeTheGap https://goo.gl/BQz1tn

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017 La Bacheca delle opportunità

… di ricerca e di lavoro

- 2 post-doctoral fellowships in cardiac modeling, Simula Research Laboratory, Oslo, Norvegia (https://www.simula.no/about/job/call-postdoctoral-fellow-cardiac-modeling) Contact: samwall@simula.no

- Post-doc position in biomechanics, Université Catholique de Louvain (UCL), Louvain-la-Neuve, Belgium (https://euraxess.ec.europa.eu/jobs/255879)

- Senior Lecturer (MER1), Swiss BioMotion Lab, Operational Unit in the Department of Musculoskeletal Medicine, University of Lausanne, Losanna, Svizzera (https://wwwfbm.unil.ch/releve/application/)

- Tenure-track faculty position (assistant / associate professorship) in Biomechanics, Queen's University, Canada (http://my.me.queensu.ca/About-Us/Employment-faculty.html) Contact: karen.richardson@queensu.ca

- Senior tutor position, Biomedical Engineering, University of Melbourne (http://jobs.unimelb.edu.au/caw/en/job/892213/senior-tutor)

- Research Scientist, Post-doc, Associate Professor, Professor positions in Biomedical Engineering, Department of Biomedical Engineering, Sun Yat-Sen University, China (https://www.researchgate.net/job/900251_Postdoctoral_Fellowship_for_training_in_Cardiovascular_Translational_Science)

... di borse di studio, dottorato e post-dottorato

- ESB awards: diverse possibilità di borse di studio, premi e finanziamenti sono messi a disposizione dall’ESB per i suoi membri (https://esbiomech.org/esb-awards/).

- Marie Skłodowska-Curie individual fellowship: programma della Comunità Europea per il finanziamento di borse di post-dottorato per ricercatori che desiderano migliorare la proprie prospettive professionali lavorando all'estero (https://ec.europa.eu/research/mariecurieactions/about/individual-fellowships_en). Scadenza: 12 settembre 2018.

- LEaDing Fellows: programma finanziato dalla Comunità Europea nell’ambito delle azioni Marie

Skłodowska-Curie COFUND per l’assegnamento di borse di post-dottorato presso Leiden University, Leiden University Medical Centre, Erasmus University Rotterdam, Erasmus Medical Centre e Delft University of Technology (http://leadingfellows.eu/ ). Scadenza: 10 gennaio 2018

- Branco Weiss fellowship: la fondazione Branco Weiss finanzia programmi di post-dottorato basati presso l’ETH di Zurigo della durata fino a 5 anni (https://brancoweissfellowship.org/). Scadenza: 15 gennaio 2018

- Alexander von Humboldt: la fondazione promuove la cooperazione accademica tra scienziati e studenti da e verso la Germania, finanziando borse di studio per programmi di ricerca da svolgersi presso istituti

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La Newsletter n°6 –Dicembre 2017

di ricerca tedeschi (https://www.humboldt-foundation.de/web/home.html). Scadenza: a sportello. La selezione dura circa 9 mesi.

- Fullbright: la Commissione Fullbright favorisce gli scambi accademici tra Italia e Stati Uniti e offre borse

di studio per opportunità di studio, ricerca e insegnamento presso campus americani (http://www.fulbright.it/)

… di progetti di ricerca

ERC funding schemes

I regimi di finanziamento del Consiglio europeo della ricerca sono aperti a ricercatori di eccellenza di qualsiasi età e nazionalità che intendono svolgere attività di ricerca di frontiera negli Stati membri dell’UE o nei paesi associati.

- ERC starting grant: per sostenere ricercatori con 2-7 anni di esperienza maturata dopo il conseguimento del dottorato che abbiano un’eccellente proposta di ricerca (scadenza non ancora disponibile)

- ERC consolidator grant: per sostenere ricercatori con 7-12 anni di esperienza maturata dopo il conseguimento del dottorato che abbiano un’eccellente proposta di ricerca (scadenza: 15 febbraio 2018)

- ERC advanced grant: per sostenere ricercatori con più di 12 anni di esperienza maturata dopo il conseguimento del dottorato che abbiano un’eccellente proposta di ricerca (scadenza non ancora disponibile)

- ERC proof of concept: per massimizzare il valore della ricerca di eccellenza che l’ERC finanzia, per verificare il potenziale di innovazione di idee derivanti da progetti finanziati ERC (scadenze: 16 gennaio 2018, 18 aprile 2018, 11 settembre 2018)

Contatti:

- Informazioni: info@esb-ita.it

- Redazione: redazione@esb-ita.it

- Social: Twitter, Facebook, Linkedin

Comitato Esecutivo dell’ESB-ITA:

- Michele Marino (presidente) - Leibniz Universität Hannover

- Simona Celi - Ospedale del Cuore “Fondazione Toscana/CNR G. Monasterio”

- Claudio Chiastra - Politecnico di Milano

- Luca Cristofolini (membro ex-officio) - Università di Bologna

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