Implementazione e validazione di un approccio innovativo per stimare la pulse wave velocity con un dispositivo Laser Doppler Vibrometer (LDV) = Implementation and validation of an innovative approach to estimate pulse wave velocity with a Laser Doppler Vibrometer (LDV) device

Secondo i dati riportati dall’Organizzazione Mondiale Della Sanità, le patologie cardiovascolari rappresentano una delle principali cause di mortalità a livello mondiale. Nel 2019, si sono registrati circa 17.9 milioni di decessi correlati a queste malattie, corrispondenti al 32% dei totali registrati in quell’anno. Una importante proprietà che caratterizza le arterie maggiori è l’elasticità, con il passare degli anni, tuttavia, esse subiscono un progressivo irrigidimento e inspessimento e per questo, la rigidità arteriosa, è considerato dalla comunità scientifica come un indicatore in grado di valutare lo stato di salute di un vaso. Uno dei parametri utilizzati per valutare tale rigidità è la pulse wave velocity (PWV) la quale indica la velocità con cui l’onda sfigmica, generata dalla contrazione del ventricolo sinistro, si propaga lungo un tratto dell’albero arterioso; la stima di tale parametro nel tratto carotideo-femorale, è ampiamente considerata dagli esperti come il gold standard per valutarne la rigidità. La PWV venne introdotta per la prima volta da Young nel 1808 e sperimentalmente è definita come il rapporto tra la distanza che separa i due siti di misura e l’intervallo temporale che impegna l’onda a passare tra i due punti, la sua rilevazione può essere effettuata con diverse tecniche non invasive, tra le quali vi la vibrometria laser doppler (LDV). Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di sviluppare un algoritmo per la stima della PWV a partire da segnali di spostamento (displecement), della durata di 20 secondi, relativi alla parete di un vaso dovuti al passaggio dell’onda di pressione rispettivamente nell’arteria carotide e nell’arteria femorale; l’acquisizione di questi segnali è stata effettuata con un innovativo dispositivo Laser Doppler Vibrometer (LDV), Cardis®, all’interno di un’indagine condotta a Parigi per un progetto Europeo su una corte di 100 soggetti con età compresa tra i 19 e gli 85 anni . In questo lavoro di tesi sono state sviluppate e validate, nell’ambiente di sviluppo Matlab®, 16 tecniche per la stima della PWV combinando due metodi per l’individuazione dei punti fiduciali all’interno dei segnali (il Template Matching e la funzione findpeaks), due approcci (coppie di canali e battito-battito) e tre modalità utilizzate per stimare i pulse transist time (PTT) (distanza tra punti, cross-correlazione e spectral matching). La tecnica mediana delle PWV mediane, sviluppata a partire dall’approccio battito-battito, sembrerebbe essere quella che consente di stimare la PWV sia con una modalità eccellente (rilevando almeno 15 battiti individuati ciascuno da almeno 15 coppie di canali) sia in modo accettabile (rilevando almeno 10 battiti individuati ciascuno da almeno 15 coppie di canali) su un maggior numero di registrazioni rispetto alle altre tecniche. Dalla validazione della tecnica scelta, utilizzando come gold standard la referenza tonometrica, è emerso che alla modalità di stima eccellente è associata mean difference di 0.2542 m/s e una standard deviation difference di 0.7706 m/s sul 25% dei soggetti mentre alla modalità di stima accettabile è associata una mean difference di 0.4139 m/s e una standard deviation difference di 1.2791 m/s sul 52% dei soggetti. Dai risultati ottenuti sembrerebbe che l’innovativo approccio battito-battito, proposto per la prima volta in questo lavoro di tesi, nella sua implementazione con la tecnica mediana delle PWV mediane, garantisca una stima della PWV robusta ed affidabile in maniera non invasiva.