I neonati prematuri spesso richiedono cure intensive come la respirazione artificiale a causa dei polmoni sottosviluppati. Questo porta a molteplici potenziali complicazioni, tra cui il volutrauma, che è causato dal ventilatore che pompa troppa aria nel minuscolo polmone. Inoltre, può anche portare a barotrauma, quando il ventilatore applica aria a una pressione troppo elevata, specialmente durante l’espirazione del bambino. Per evitare questo tipo di complicazioni, i medici prestano particolare attenzione quando hanno a che fare con pazienti così piccoli e fragili. Ad esempio, il tubo non è sigillato ermeticamente all’interno della trachea come nel caso degli adulti. Ciò consente all’aria di fuoriuscire, riducendo così il rischio di traumi. Tuttavia, impedisce anche ai medici di fornire ai loro giovani pazienti una respirazione ottimale.
Per risolvere questo problema, Jan Ringkamp e Jens Langejürgen del Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering e del gruppo di progetto di automazione per l’automazione in medicina e biotecnologia PAMB stanno lavorando ad un approccio più delicato chiamato monitoraggio del torace. “Essenzialmente, è un piccolo dispositivo di misurazione che rileva se un paziente sottoposto a respirazione artificiale desidera inspirare o espirare”, spiega Ringkamp. “Ciò consentirebbe ai ventilatori di adattarsi continuamente al modello di respirazione del paziente. Zero volu- o barotrauma con una respirazione ottimale: questo è l’obiettivo”, afferma Langejürgen.
Il sistema di monitoraggio del torace utilizza due antenne collegate o vicine al torace del paziente con un’antenna che trasmette un’onda elettromagnetica e l’altra che la riceve. Il principio è che muscoli, grasso e tessuti hanno tutti proprietà elettriche diverse dall’aria nei polmoni. Nonostante sembri piuttosto complesso, l’idea generale è abbastanza semplice: quando un paziente inala, i polmoni si espandono mentre si riempiono di aria. L’onda elettromagnetica viaggia più velocemente attraverso l’aria rispetto ai tessuti. Quando il paziente espira, è il contrario: i polmoni si contraggono, l’onda elettromagnetica deve viaggiare attraverso più tessuti e quindi i suoi progressi vengono rallentati.
In altre parole, esiste una differenza misurabile tra inspirazione ed espirazione che può essere rilevata dal sistema di monitoraggio del torace. Funziona per i neonati prematuri e tutti gli altri pazienti incapaci di respirare da soli ma i cui corpi stanno ancora facendo il tentativo. “Anche se l’espansione o la contrazione del polmone è estremamente minima, ha comunque un effetto misurabile sul segnale. I test di laboratorio hanno dimostrato che siamo in grado di rilevare i cambiamenti ben al di sotto di un millilitro “, afferma Ringkamp. “Il sistema di monitoraggio del torace tiene traccia del tentativo di respirazione del paziente e può indirizzare il ventilatore a fornire supporto di conseguenza. Uno dei vantaggi del nostro approccio è che non dobbiamo collegare sensori al paziente per farlo, il che è particolarmente importante se si considera la pelle altamente sensibile dei neonati prematuri”, afferma Langejürgen.
Un prototipo del sistema di sensori sarà esposto alla fiera MEDICA di Düsseldorf dal 18 al 21 novembre 2019
