Sviluppato prototipo di una cintura indossabile con sensori in grado di monitorare l’insufficienza cardiaca

Ci sono circa 64 milioni di casi di insufficienza cardiaca in tutto il mondo. Secondo l’American Heart Association, solo negli Stati Uniti 6,2 milioni di adulti soffrono di insufficienza cardiaca e si stima che tale numero aumenterà fino a 8 milioni entro il 2030.

L’insufficienza cardiaca è una sindrome clinica progressiva caratterizzata da un’anomalia strutturale del cuore, in cui il cuore non è in grado di pompare sangue sufficiente per soddisfare le esigenze del corpo.

Attualmente sono disponibili due sistemi di monitoraggio dell’insufficienza cardiaca. Tuttavia, sono costosi e comportano rischi perché vengono impiantati chirurgicamente sotto la pelle. Inoltre, circa la metà dei pazienti con scompenso cardiaco non ha bisogno di un dispositivo impiantabile o non ha i requisiti per il monitoraggio toracico fornito da questi dispositivi. Vi è un’esigenza critica di soluzioni non invasive per monitorare la progressione dell’insufficienza cardiaca 24 ore su 24.

I ricercatori del College of Engineering and Computer Science della Florida Atlantic University, in collaborazione con il Christine E. Lynn College of Nursing della FAU, hanno sviluppato un prototipo di un nuovo dispositivo indossabile in grado di monitorare continuamente tutti i parametri fisiologici associati allo scompenso cardiaco in tempo reale.

La tecnologia si basa su sensori incorporati in una cintura leggera comodamente indossata intorno alla vita per monitorare l’impedenza toracica, l’elettrocardiogramma (ECG), la frequenza cardiaca e il rilevamento dell’attività di movimento. Il sistema utilizza diversi sensori per rilevare questi parametri. L’impedenza toracica è un segnale biologico critico per monitorare la progressione dell’insufficienza cardiaca.

Allo stesso modo, l’ECG è un segnale biologico vitale per diagnosticare e prevedere le malattie cardiovascolari. L’ECG misura i segnali elettrici che passano attraverso il cuore utilizzando un monitor Holter, che non è adatto per l’uso presso il punto di cura.

Per lo studio, pubblicato su Scientific Reports, i ricercatori hanno testato il dispositivo indossabile in diverse condizioni tra cui seduti, in piedi, sdraiati e camminando. Per ciascuna condizione, i risultati sono stati ottenuti per ciascuno dei sensori in sequenza. I parametri fisiologici selezionati sono significativi nel determinare i sintomi dell’insufficienza cardiaca.

I risultati hanno mostrato che tutti i sensori hanno tenuto traccia dei cambiamenti per tutte le diverse condizioni. Il sensore di posizione ha evidenziato correttamente il cambio di posizione in diverse condizioni e potrebbe essere utilizzato per identificare diversi stati di chi indossa il dispositivo. Inoltre, il sensore della frequenza cardiaca ha costantemente tenuto traccia della frequenza cardiaca. È importante sottolineare che il dispositivo ha evidenziato correttamente le minime variazioni dell’impedenza toracica.

Come la maggior parte dei monitor ECG, il sensore ECG nel dispositivo indossabile era molto sensibile agli artefatti generati dal movimento, in particolare mentre si cammina. Tuttavia, anche durante la deambulazione, il sensore ECG ha mantenuto il suo complesso QRS (l’impulso elettrico che si diffonde attraverso i ventricoli del cuore) insieme ai picchi R (intervalli del complesso QRS), che sono indicatori importanti dell’ipertrofia ventricolare sinistra, indicativi di un aumento delle dimensioni delle fibre miocardiche nella principale camera di pompaggio cardiaca.

Tutti i sensori che abbiamo integrato nel nostro modulo cintura possono essere facilmente indossati per un lungo periodo di tempo senza influire sulle attività quotidiane del paziente“, ha affermato Waseem Asghar, Ph.D., autore senior e professore associato presso il Dipartimento di ingegneria elettrica della FAU. e Informatica. “È importante sottolineare che il monitoraggio continuo e in tempo reale dei sintomi dell’insufficienza cardiaca potrebbe avvisare i pazienti e i loro operatori sanitari del peggioramento della salute del paziente. A loro volta, gli operatori sanitari potrebbero intervenire con farmaci per evitare il ricovero del paziente“.

I ricercatori si aspettano che la loro tecnologia avrà valori predittivi più elevati per l’insufficienza cardiaca con maggiore specificità e alta sensibilità.

Circa 1 paziente su 4 con insufficienza cardiaca viene riammesso entro 30 giorni dalla dimissione dall’ospedale e circa la metà viene riammesso entro sei mesi“, ha affermato Mary Ann Leavitt, Ph.D., coautrice e assistente professore presso la FAU Christine E. Lynn College of Nursing. “I dispositivi indossabili per l’assistenza sanitaria come il prototipo che abbiamo sviluppato hanno il potenziale per ridurre i ricoveri ospedalieri in modo significativo, sicuro e conveniente per chi li indossa”.

Sulla base dei risultati dello studio, i ricercatori stanno attualmente testando il modulo su una serie di soggetti diversi per sviluppare un algoritmo per prevedere l’insufficienza cardiaca nel set di test.

Questo dispositivo indossabile per monitorare l’insufficienza cardiaca è il mio progetto principale nel Micro and Nanotechnology Lab in Medicine del Dr. Asghar, che ha importanti implicazioni sociali per la malattia cardiovascolare in più rapida crescita negli Stati Uniti“, ha affermato lo sceicco Muhammad Asher Iqbal, primo autore, assistente con un dottorato di ricerca e studente presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica della FAU.

Stiamo sviluppando una soluzione non invasiva che può essere utilizzata da tutti i pazienti con insufficienza cardiaca per una migliore gestione, diagnosi e prognosi che sarà in grado di servire le masse”.

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