Immagino che possa sembrare assurdo; eppure, aerodinamica delle vetture e fluidodinamica per lo studio dei liquidi biologici non sono poi così diverse tra la pista e la corsia, ma anche la telemetria, le strategie e la ricerca dei materiali si sono spesso intrecciate tra medicina e Formula 1.

Alcuni esempi ingegneristici che hanno in comune Formula 1 e Medicina possono essere l’effetto Venturi o la fluidodinamica computazionale, che in pista conoscerete sicuramente tutti. Ma se si nomina l’effetto Venturi in una terapia intensiva respiratoria, la prima cosa che viene in mente non è la Lotus del 1978 che scende in griglia come prima vettura a portare questa rivoluzione aerodinamica. Bensì, vengono in mente delle maschere con degli ugelli colorati. La maschera di venturi è, infatti, un presidio utilizzato in medicina per l’ossigenoterapia. L’effetto Venturi è però lo stesso anche se utilizzato per scopi diversi. Applicato sulla Formula 1 per generare un alto carico aerodinamico; applicato, invece, nell’ossigenoterapia per miscelare ossigeno ed aria ambiente garantendo un’erogazione controllata e costante al paziente.

La CFD, la fluidodinamica computazionale, è un sistema usato per simulare come si muovono aria o liquidi all’interno di geometrie complesse. In Formula 1 è utilissima nella progettazione dell’aerodinamica delle vetture, lavorando con la galleria del vento. Con questa è possibile analizzare la distribuzione della pressione dell’aria sull’auto, studiare il comportamento dell’aria sulla monoposto, identificare le zone dove la resistenza è maggiore per poterle adattare e simula i flussi interni per il raffreddamento di motore e freni. Ma come questo può essere applicato in medicina? La CFD in ambito bioingegneristico è applicata per lo studio dei fluidi corporei (sangue e aria), modellando il flusso emodinamico per la diagnosi di aneurismi, per la progettazione di dispositivi medici come valvole cardiache artificiali o stent vascolari, o ancora per l’analisi del flusso respiratorio aiutando nelle diagnosi.

Medicina e F1: una sinergia tra pista e corsia

Si può pensare che lo sviluppo delle vetture di Formula 1 si fermi all’interno dell’officina o che la ricerca medica sia limitata all’interno dei laboratori. Medicina e Formula 1 sembrano due mondi così lontani, eppure hanno in comune più di quanto possiate immaginare.

Negli anni strategie, materiali, tecnologie, aerodinamica, analisi dei dati, si sono incontrati moltissime volte incrociando la pista della Formula 1 e le corsie dei reparti.

In questo articolo vi racconto alcuni esempi nell’ambito comunicativo, dei materiali e delle risorse.

Comunicazione: l’idea del The Great Ormond Street Hospital for Children di Londra

Nel 2007 questo scambio di tecniche ha visto protagonisti i meccanici e il personale della sala operatoria e della terapia intensiva dell’ospedale pediatrico The Great Ormond Street Hospital for Children di Londra. Questa collaborazione è nata da una necessità di modificare il passaggio di consegne nel trasferimento dei bambini dalla sala operatoria di cardiochirurgia alla terapia intensiva. Magari non ci si pensa, ma il trasferimento del paziente, soprattutto in situazioni critiche, è un momento cruciale e molto delicato tra lo scambio di informazioni fra i diversi team e il collegamento di flebo ed elettromedicali. Proprio a causa della fragilità di questo momento, gli errori erano comuni e c’era la necessità di migliorare la comunicazione tra le squadre del blocco operatorio e della terapia intensiva.

In quegli anni i pit stop comprendevano ancora, oltre al cambio gomme, il rifornimento e tutto in pochissimi secondi. Proprio vedendo uno di questi Pit-stop il primario del reparto notò la precisione della squadra durante la manovra. Gli venne quindi un’idea: confortarsi con chi si allenava per avere poi quelle prestazioni in gara. Così l’ospedale si mette in contatto con McLaren, poi con Ferrari e, dopo mesi di studio tra i pit stop e i video della sala operatoria, viene definita una sequenza che poteva essere traslata dalla pitlane al blocco operatorio.

Leadership, sequenza, assegnazione dei ruoli, pianificazione, disciplina, check-list, briefing, consapevolezza, formazione e debriefing vengono rivoluzionati.

In pitlane la leadership è dettata dal Lollipop man, questa figura all’interno della sala mancava, viene assegnata all’anestesista che controlla il processo e la squadra. Quando la macchina si ferma sulla piazzola di sosta ognuno ha il suo compito. Ognuno è responsabile di un certo tipo di attrezzatura, questa parte viene suddivisa in tre fasi: attrezzature e tecnologie per il mantenimento del supporto vitale, informazioni e discussione dei prossimi passi. Ad ognuno viene dato un solo compito, proprio come al pit stop. Per la previsione e pianificazione viene portata dalla Formula 1 la Failure Modes and Effectiveness Analysis per definire attività e rischi oltre alle check-list. In sala viene ridotta al minimo la comunicazione eliminando conversazioni non necessarie alla procedura. Briefing e debriefing facevano già parte della preparazione dell’equipe, ma vengono consolidati attraverso i suggerimenti dei meccanici.

Grazie ai consigli portati dalla Scuderia Ferrari vengono ridotti drasticamente errori tecnici e nel passaggio di informazioni, migliorando anche il lavoro di squadra.

“Abbiamo lavorato per anni nella convinzione di fare le cose piuttosto bene ma quando, su suggerimento della Ferrari, ci siamo registrati mentre eravamo in azione è stato scioccante vedere la totale mancanza di coordinamento”

Ha detto il Dott. Nick Pigott a seguito dei miglioramenti registrati all’interno dell’ospedale.

Lo studio, presentato poi per essere utilizzato anche al di fuori del Great Ormond Street Hospital for Children di Londra, sottolinea che l’eccellenza nasce da cultura, disciplina e collaborazione, non solo da nuove tecnologie o farmaci. Che il talento individuale è importante, ma teamwork, procedure standard e apprendimento continuo salvano vite.

Materiali: lo sviluppo delle leghe in titanio

Le leghe in titanio non nascono né in pista né nei laboratori degli ospedali, ma nel contesto aeronautico, poi passate all’aerospazio, al motorsport e, infine, alla biomeccanica.

Il titanio è un materiale ad alta resistenza specifica, ha una bassa densità, è resistente, stabile ad alte temperature e resistente alla corrosione. In Formula 1 è utile per le sospensioni, sistemi di fissaggio, strutture di sicurezza e molto altro, ma in medicina? Il titanio è biocompatibile, questo vuol dire che non è tossico, non viene rigettato dal corpo e soprattutto permette l’osteointegrazione, ovvero l’osso cresce sull’impianto in titanio, ciò permette a questo materiale di essere il più utilizzato per protesi ed impianti.

Ma come ha contribuito il motorsport agli impianti protesici? Grazie alla Formula 1, il titanio è stato testato per essere lavorato ad alta precisione e con stampa 3D metallica, stessa tecnologia poi traslata in biomeccanica per produrre protesi personalizzate, impianti porosi (che imitano l’osso) e placche craniche su misura.

Le strutture reticolari in Ti-6Al-4V stampate in 3D imitano la porosità ossea per migliorare la rigidità biomeccanica, questa tecnica permette la produzione di impianti ortopedici specifici per paziente.

Questi due impieghi del titanio sono influenzati anche dalla corrosione. Per questo motivo F1 e ingegneria biomedica si sono unite contribuendo alla ricerca di leghe più resistenti come la lega Ti-6Al-7Nb, sviluppata per eliminare la possibile tossicità del vanadio. Questa nasce da esigenze biomediche ma mantiene proprietà meccaniche simili a quelle aeronautiche, quindi più resistenti. Quindi la Formula 1, in questo campo, è stata fondamentale alla medicina per stressare i materiali fino al limite fisico, possiamo dire quasi come un laboratorio.

Un esempio pratico può essere l’impiego della lega di titanio Ti-6Al-4V utilizzata per componenti che devono resistere ad alte temperature e parti meccaniche in Formula 1 e steli femorali e componenti acetabolari in ortopedia. La differenza qui è nei tipi di stress a cui viene sottoposto il materiale. Nel primo caso ci sono carichi dinamici ad altissima frequenza, shock termici, vibrazioni intense. Nel secondo c’è il carico ciclico della camminata, compressione, flessione, micromovimenti e corrosione biologica. In entrambi i casi è richiesta affidabilità, cambiano i tempi (una protesi dura dai 20 ai 30 anni, un motore di una Formula 1, dura molto meno). Possiamo dire che le due materie si influenzino in quanto la Formula 1 testa il limite della resistenza, mentrela medicina testa il limite della durata.

Risorse: Formula 1 e Covid-19

Sono passati ormai 6 anni dalla pandemia, ma ciò che questa ha insegnato e portato alla medicina non si è fermato nel suo impiego. Nel 2020 il Campionato del Mondo Formula 1 si è fermato, mentre le corsie degli ospedali hanno accelerato il loro lavoro. Le scuderie non sono rimaste però con le mani in mano. Arrivati a questo punto dell’articolo avrete capito che medicina e Formula 1 non sono così distanti, spesso hanno collaborato e anche in questa occasione il motorsport ha fornito le sue risorse per aiutare la medicina.

FI5: 5 settimane per salvare vite

Nel 2020 Ferrari a Maranello non spegne le luci, non chiude le porte, mette a disposizione le sue capacità e strumenti e sviluppa il FI5. F, sta per Ferrari, la casa madre, I, Italian Institute of Technology, 5, le settimane necessarie per progettarlo. FI5 è quindi il prodotto di 5 settimane di progettazione ed è un ventilatore pensato per pazienti affetti da COVID-19 con insufficienza respiratoria con un design open source, questo vuol dire utilizzabile in tutto il mondo.

“Penso che il contributo magico che noi, come Ferrari, abbiamo dato a questo progetto sia rappresentato dal nostro DNA di F1 e dalla nostra capacità di risolvere problemi e trovare soluzioni e idee nel modo più rapido possibile”

Ha detto Corrado Onorato, Innovation Manager presso la divisione Formula 1 della Scuderia Ferrari, sul progetto FI5.

Project Pitlane: le scuderie del Regno Unito uniscono le forze per aiutare la sanità del paese

Ferrari non è l’unica ad aver messo a disposizione le sue risorse in un momento difficile, anche i team di F1 con sede nel regno unito hanno unito le forze nel ” Project Pitlane” per contribuire alla produzione di ventilatori. Haas, McLaren, Mercedes, Racing Point, Red Bull, Renault e Williams hanno unito competenze ingegneristiche avanzate, come progettazione rapida, prototipazione, test e assemblaggio di precisione, per contribuire allo sforzo sanitario del Regno Unito. Attraverso l’aumento della produzione di ventilatori già esistenti, lo sviluppo rapido di nuovi dispositivi da sottoporre a certificazione e produzione ed il reverse engineering di apparecchi medici esistenti. Ancora una volta, con Project Pitlane, la capacità tipica della F1 di rispondere velocemente a sfide tecnologiche complesse è venuta incontro all’ambito sanitario.

Questi casi dimostrano chiaramente che il confine tra motorsport e medicina è molto più sottile di quanto si possa immaginare. Quando mondi apparentemente lontani si incontrano e collaborano, nascono soluzioni innovative che migliorano la vita di tutti. È proprio dalla contaminazione tra competenze diverse che scaturiscono i risultati più sorprendenti: un esempio concreto di come la sinergia tra settori possa portare a progressi reali, risorse ottimizzate e benefici per l’intera società.