Ottimizzazione e validazione di algoritmi per l'interpretazione semiautomatica di tracciati poligrafici acquisiti da neonati prematuri sottoposti a ventilazione meccanica non invasiva = Optimisation and validation of algorithms for the semi-automatic interpretation of polygraphic tracings from premature infants treated with non-invasive mechanical ventilation

Le nascite premature sono un fenomeno diffuso in tutto il mondo aventi incidenza non trascurabile. Solo in Piemonte si contano ogni anno tra i 1500 e i 2500 nati pretermine su un totale di 25-30 mila; in aggiunta, circa 500 sono al di sotto delle 33 settimane di gestazione. A causa dell’insufficiente sviluppo dell’apparato polmonare nel grembo materno, questa tipologia di pazienti è fisiologicamente predisposta a dover affrontare problematiche respiratorie, anche gravi. Infatti, sebbene il sistema respiratorio inizi a formarsi precocemente nella vita embrionale, la sua maturazione si prolunga ben oltre la nascita: la perturbazione di tale processo di sviluppo comporta spesso un’insufficienza respiratoria, che sfocia nella necessità di assistenza tramite un ventilatore al fine di mantenere un adeguato scambio gassoso. Negli ultimi decenni, la capacità di assistenza ventilatoria è migliorata esponenzialmente: nei paesi più sviluppati, anche grazie all’introduzione di nuovi farmaci, è stato possibile giungere al quasi azzeramento della mortalità nei nati dopo le 24 settimane di gestazione. Parallelamente, è cresciuta la volontà di agire non solo per garantire la sopravvivenza dei pazienti, ma soprattutto allo scopo di migliorarne la qualità di vita post dimissione. A riguardo, essendo stata dimostrata una correlazione diretta nei pazienti nati prematuramente tra l’uso prolungato di ventilazione invasiva e l’insorgenza di malattie croniche, sono state studiate tecniche di supporto al respiro non invasive sempre più performanti, ad esempio sincronizzando le mandate ventilatore con gli atti inspiratori spontanei del paziente. Il progetto si sviluppa su un'analisi di tracciati ricavati da un ventilatore e da due bande RIP, sincronizzati tramite un poligrafo ed analizzati interamente in MATLAB®. La disamina è articolata in due percorsi complementari, clinico ed ingegneristico. Dal lato clinico, si vaglia quanto proposto in letteratura riguardo alle differenti modalità di ventilazione ad oggi in uso, per poi focalizzarsi sull’efficacia clinica della ventilazione non invasiva intermittente a pressione positiva declinata nelle sue due modalità più diffuse, ovvero sincronizzata (nSIPPV) e non sincronizzata (nIPPV). A questo scopo, vengono automatizzate le analisi dei tracciati acquisiti in un contesto di trial clinico randomizzato presso il reparto di Terapia Intensiva Neonatale dell’Ospedale Sant'Anna, con l’obiettivo di proporre innovativi strumenti di visualizzazione grafica, oltre che parametri numerici di confronto tra le due modalità di ventilazione. Dal punto di vista ingegneristico, il lavoro vuole individuare la presenza di pattern nel ventilatore in modalità nSIPPV che segnalino erronei riconoscimenti dello sforzo inspiratorio del paziente. Una volta descritta l'incidenza di tali problematiche, si passa alla presentazione di metodi inediti di monitoraggio e compensazione. Inoltre, vengono messe a punto nuove modalità per la valutazione dei fenomeni di asincronia toraco-addominale, sulla base di quanto presente in letteratura, suggerendo soluzioni mirate alla tipologia dei segnali a disposizione. Infine, gli algoritmi dedicati all’analisi dei tracciati poligrafici sono sviluppati con un metodo in simil real-time, così da essere compatibili per un’eventuale futura implementazione clinica, ad esempio all’interno dei software dei ventilatori neonatali. Tale soluzione potrebbe rappresentare un importante step nell’ottimizzazione della ventilazione non invasiva in neonati prematuri.