Ultrasound scanning of inferior vena cava to study the hydration condition during sport

L'acqua è essenziale per il nostro corpo: oltre il 60% del nostro peso è costituito da liquidi. L'analisi della perdita di liquidi durante la prestazione sportiva è fondamentale per un atleta, poiché la sudorazione intensa può causare disidratazione. Essa può portare a un peggioramento delle prestazioni sportive, ad affaticamento cardiovascolare e, se prolungata, e in situazioni estreme, anche a ipertermia, insufficienza del sistema gastrointestinale, crampi da calore e morte. L'equilibrio dei fluidi, cioè il rapporto ottimale tra l'assunzione e la perdita di fluidi, è fondamentale per le prestazioni e la sicurezza dell'atleta durante l'esercizio fisico, soprattutto in condizioni ambientali estreme come gli ambienti ad alta temperatura. Poter eseguire un'analisi della perdita di liquidi in tempi brevi e con precisione è sicuramente utile per ottimizzare l’allenamento e il recupero fisiologico. Lo scopo di questa tesi di laurea magistrale è dunque quello di indagare la risposta fluidodinamica dell'atleta dopo uno sforzo, notandone gli effetti sulla vena cava inferiore (inferior vena cava, IVC). Attualmente, si utilizzano metodi che richiedono lunghi tempi di elaborazione e, di conseguenza, si allungano anche i tempi per conoscere i risultati, rendendo impossibile un intervento tempestivo. L'analisi ecografica dell'IVC, invece, è immediata e permette di verificare in tempo reale lo stato volemico del soggetto sportivo, fornendo una stima dello stato di idratazione. L'obiettivo principale del progetto è proprio quello di studiare il livello di idratazione degli atleti durante attività sportiva e durante il recupero, per monitorarli e migliorare le loro prestazioni attraverso il controllo in tempo reale del diametro dell'IVC, mediante l'utilizzo di una sonda ecografica portatile e di un software di segmentazione di proprietà di Viper s.r.l. A tal fine, alcuni candidati sono stati sottoposti a un'attività di sudorazione. In dettaglio, il dataset è composto da 21 soggetti, 9 donne e 12 uomini, e contiene soggetti sani differenziati in sportivi (14) e non sportivi (7), con età di 24 +/- 2 anni e peso di 70.3 +/- 11.8 kg. Il protocollo di test ha previsto di sottoporre i candidati ad una attività sportiva, ovvero 4 camminate in pendenza su un treadmill della durata di 10 minuti ciascuna, con parametri di pendenza e velocità variabili in base alla quantità di peso persa. Durante l'attività, è stata indossata una fascia POLAR per il monitoraggio dell’ECG e sono state eseguite ecografie dell'IVC per osservare la variazione del diametro dell'IVC, ipotizzandone una riduzione durante l'attività. Al termine della fase di acquisizione e dopo aver ottenuto il diametro medio nei diversi frame del video ecografico, sono stati calcolati tre parametri che indicano la collassabilità dell’IVC: indice cavale (CI), indice cavale respiratorio (RCI) e indice cavale cardiaco (CCI). Correlando questi parametri e i diametri segmentati con i dati iniziali dei pazienti mediante alcuni test statistici (t-test a due campioni, ANOVA a una via, ANOVA a più vie), sono state valutate eventuali differenze significative nel set di dati, che però non sono state evidenziate. Tuttavia, l'ipotesi iniziale sull'andamento del diametro è stata rispettata. Durante l'esercizio fisico si è notata una graduale riduzione del diametro della vena, mentre durante l'idratazione si è osservato un aumento. La dimostrazione di queste tendenze è stata ottenuta mediante interpolazione tra i valori utilizzando la regressione lineare.