L'ambito di ricerca principale di Ilaria Toniolo risiede nella valutazione meccanica di tessuti e strutture biologiche. Utilizzando un innovativo approccio sperimentale e computazionale accoppiato, l'obiettivo generale è quello di ottimizzare i dispositivi biomedici e perfezionare le tecniche chirurgiche, enfatizzando gli aspetti meccanici e meccano-biologici. Gli sforzi sono mirati a rispondere a esigenze cliniche reali e critiche.

L'obiettivo centrale della ricerca comprende diverse aree chiave: la meccano-fisiologia delle strutture gastrointestinali, l'analisi approfondita della chirurgia bariatrica attraverso la modellazione computazionale, la funzionalità meccanica del tratto urinario inferiore, la valutazione del materiale del tessuto osseo mediante scansioni TC, gli aspetti meccanici dell'occhio. Inoltre, lo sviluppo di procedure automatizzate basate sulle reti neurali e sull'analisi delle immagini biomediche è un tema di ricerca centrale, volto a generare modelli numerici specifici per il paziente di vari organi, facilitando una valutazione approfondita e personalizzata delle procedure chirurgiche attraverso simulazioni virtuali.