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XV MEDICAL 19 - APRILE 2020 BIOSENSORS misurare la resistenza, mentre l’inie- zione di una corrente alternata (AC) costante permette al dispositivo stes- so di misurare la reattanza. Dai valori di resistenza e reattanza, un disposi- tivo indossabile può valutare l’impe- denza complessiva del polmone che indica l’accumulo di fluido. Oltre a indicare lo stato del fluido, la lenta ondulazione di questo segnale d’im- pedenza mostra l’andamento della respirazione. L’inspirazione aumen- ta l’impedenza mentre l’espirazione fa diminuire l’impedenza. Attraverso i sensori d’impedenza è quindi pos- sibile monitorare la frequenza respi- ratoria che indica la mancanza di re- spiro oltre alla presenza di fluido nei polmoni. Poiché il valore di EMD è dell’ordine delle decine di millisecondi, per rilevare questo parametro con la maggior precisione possibile si può utilizzare un sen- sore in grado di acquisire in maniera sincronizzata i segna- li ECG+PPG. Un approccio di tipo sincronizzato permette di eliminare il problema del disallineamento dei dati tra ECG e PPG dovuto alle differenti frequenze di campiona- mento dei rispettivi sensori. Nel caso di due dispositivi con differenti velocità di campionamento, il ritardo (skew) tra i campioni andrà via via aumentando. Anche se è possibile compensare questo ritardo via software mediante l’elimi- nazione selettiva dei campioni, il jitter risultante sarà mol- to ampio. Per cercare di attenuare il problema del jitter, si potrebbe anche far in modo di aumentare la velocità di campionamento del sistema a un valore tale da ridurre al minimo l’effetto dello skew rispetto al segnale in banda. Lo svantaggio di questo tipo di approccio è l’aumento dei consumi. Un metodo tradizionalmente impiegato per la sincronizzazione di due sensori prevede l’uso da parte del- la CPU del proprio interrupt del clock o in alternativa del “data-ready interrupt” per uno soltanto dei due sensori. Nel momento in cui l’interrupt viene abilitato, la CPU ese- gue la lettura dei dati dei due sensori. Poiché i due sensori continuano a effettuare il campionamento ciascuno con la propria base dei tempi, il ritardo dei due clock di campio- namento potrebbe far sì che un campione venga utilizzato due volte oppure che un campione venga ignorato. Senza dimenticare il ritardo del campionamento può arrivare fino a un periodo di campionamento (che darà quindi luogo a un artefatto a frequenza molto bassa nel segnale nel dominio del tempo). Il momento in cui inizia l’EMD può essere facilmente misurato individuando il picco mas- simo del complesso QRS (ovvero l’insieme di tre onde che si susseguono corrispondenti alla depolarizzazione dei ventricoli). Anche la fine dell’EMD può essere misurata mediante la dif- ferenza tra il picco massimo di QRS e il valore massimo del segnale PPG tra l’attuale QRS e quello successivo. Mentre EDM nel breve periodo è modulato in modo naturale dal ciclo respiratorio, l’incremento sul lungo termine di EMD indica l’insorgere di un’insufficienza cardiaca provocata da un eccesso di fluido nel corpo. Il massimo picco del flusso sanguigno può essere valutato in modo molto semplice osservando la forma d’onda del segnale PPG in quanto la fotople- tismografia è una tecnica molto vali- da di misurazione ottica che fornisce informazioni sul flusso sanguigno nei capillari. Dal confronto dei valori di EMD tra soggetti sani e pazienti con insufficienza cardiaca si è potuto osservare che per i primi questo valore era pari a 100 ms, contro i 130 ms dei secon- di.[4] Di conseguenza è estremamente importante mini- mizzare il jitter tra i due sensori in special modo quando il dispositivo indossabile esegue il campionamento a bassa velocità per conservare la carica della batteria. Evidenze scientifiche[5] hanno mostrato che un rileva- mento precoce dell’insorgere di un’insufficienza cardiaca può prevenire l’aggravamento di questa patologia. Gli in- terventi precoci che possono essere eseguiti prevedono la rimozione del fluido presente nel corpo, il miglioramento della funzione di pompaggio del cuore, l’abbassamento della pressione sanguigna e della frequenza cardiaca. Una diagnosi precoce d’insufficienza cardiaca è ora possi- bile attraverso il monitoraggio continuo e non intrusivo di parametri quali pompaggio del cuore, frequenza respira- toria e accumulo di fluido nei polmoni. Questi parametri possono essere monitorati con estrema facilità utilizzando un sensore di bioimpedenza collegato al torace per il rile- vamento di un edema polmonare e da un monitor per la misura dell’EMD da portare al polso. Questi due dispositi- vi possono “mettere in guardia” medici e personale sanita- rio circa l’insorgere del problema prima dell’aggravamen- to dei sintomi. Bibliografia [1] h t t p s : / /www. ncb i . n lm. n i h . gov / pmc / a r t i c l e s / PMC3838728/ [2] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16061743 [3] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20682251 [4] Europace (2007) 9, 41–47 doi:10.1093/europace/eul144 [5] h t t p s : / /www. ncb i . n lm. n i h . gov / pmc / a r t i c l e s / PMC4961993/ Fig. 2 – Il ritardo temporale tra il picco di QRS e il valore massimo di PPG può essere usato come stima del ritardo elettromeccanico. Questo valore è equivalente alla forza di contrazione cardiaca