Analisi di metodi innovativi e modellizzazione di un dispositivo sperimentale per il monitoraggio dell’attività cardio-respiratoria sul tessuto toracico. = Analysis of innovative methods and modelling of an experimental device for monitoring the cardiac and respiratory activity on thoracic tissue.

Questo lavoro nasce dall’esigenza di modernizzare la misurazione della frequenza cardiaca e quella respiratoria, migliorando i dispositivi attuali. A oggi la misura del battito cardiaco e della respirazione vengono ottenute per mezzo di strumenti che prevedono contatto con il soggetto. Per contatto si intende accostamento sulla pelle. Due degli standard di riferimento sono l’ECG e la spirometria. Dal 2020, a causa della diffusione del virus SARS-COV-2, si è reso utile limitare i contatti tra paziente e personale ospedaliero. La strumentazione, inoltre, pur non essendo invasiva, provoca spesso delle sensazioni fastidiose al paziente, dovute al contatto con la cute. Per questo si sono fatte delle ricerche per trovare tecniche diagnostiche appropriate. Sono state selezionate quelle più affidabili, tecnologicamente ragionevoli, con un costo moderato e che fornisca più parametri. Con questo fine si è andato a ricercare dispositivi elettronici che eliminino il contatto con una fonte energetica senza irraggiamento del soggetto. La tesi in questione presenta un metodo alternativo per la misura del battito cardiaco e del ritmo respiratorio, utilizzabile attraverso un tessuto sottile qualche mm. Il metodo più promettente è quello capacitivo, che si basa su una variazione di capacità elettrica da cui si ricava la variazione di frequenza, che permette di ottenere i due parametri. Anche da una variazione molto piccola si riesce a rilevare la variazione capacitiva in un modo molto efficiente, potendo così raggiungere l’obiettivo di una misura quasi certa. La sperimentazione è nata con l’utilizzo di uno strumento elettrico a contatto, e poi si sono effettuati gli opportuni accorgimenti necessari al distacco. Essendo un sistema sperimentale, si sono rese necessarie modifiche tecniche per correggere i difetti. Tra gli errori più comuni è stata rilevata una suscettibilità del dispositivo ai movimenti e alle interferenze elettromagnetiche e l’ingombro causato dal sistema. Tutto questo è stato pensato a livello teorico, partendo da una base presente in letteratura. Tra quelli possibili, si è scelto un dispositivo elettromeccanico in cui le oscillazioni si ottengono tramite un sensore di forza, da cui si ricava un segnale elettrico. Questa modalità aiuta l’estrazione delle frequenze da cui si possono avere i dati di interesse. Il segnale viene processato con due metodi: uno con soglia di ampiezza e un altro con la metodica dell’analisi spettrale. Ciò viene eseguito tramite trasformata di Fourier da cui si ottengono i picchi relativi ai due fenomeni, usando una misura dipendente in parte dalla lunghezza della finestra. Si suddividono perciò le frequenze in due intervalli per avere una distinzione dei processi. Non vengono considerati esclusivamente gli intervalli di misura fisiologici, per avere un margine d’errore e per effettuare una valutazione di casi patologici. Questa analisi non prevede la formulazione di una diagnosi automatica, ma solo una valutazione quantitativa della misura. Nella rielaborazione dei dati non vengono considerati esclusivamente gli intervalli di misura fisiologici, ma un range allargato per prevedere errori di misura e di elaborazione. Le due frequenze sono due dei più importanti indicatori del nostro stato di salute e variano molto in base a stimoli influenzanti interni ed esterni. È importante tenere in considerazione questi fattori e per questo che vanno fatte queste misurazioni con il soggetto seduto e a riposo, così da avere il minimo numero di parametri influenzanti.