Per oltre 200 anni, lo stetoscopio è stato uno strumento standard per i medici e, come tale, è un simbolo della professione medica. I medici li usano infatti per ascoltare molto accuratamente i battiti del cuore e i polmoni e, di conseguenza, per diagnosticare le malattie.
Ora, però, nell'ambito del progetto Pneumo.Vest, i ricercatori del Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS presso l'ufficio di Berlino hanno sviluppato un gilet tessile con sensori acustici integrati, presentando un'aggiunta ad alte prestazioni allo stetoscopio tradizionale.
Come funziona?
Sensori acustici piezoceramici sono stati incorporati nella parte anteriore e posteriore del gilet per registrare qualsiasi rumore prodotto dai polmoni nel torace, non importa quanto piccolo. Un programma software registra i segnali e li amplifica elettronicamente, mentre i polmoni sono raffigurati visivamente su un display. Poiché il software conosce la posizione di ogni singolo sensore, può attribuire i dati alla sua posizione precisa. Questo produce un quadro dettagliato acustico e ottico della situazione di ventilazione di tutte le parti dei polmoni.
Ecco cosa lo rende così speciale: come il sistema raccoglie e memorizza i dati in modo permanente, gli esami possono avvenire in qualsiasi momento e in assenza di personale ospedaliero. Pneumo.Vest indica anche lo stato dei polmoni per un periodo di tempo, ad esempio nelle precedenti 24 ore.
"Pneumo.Vest non sta cercando di rendere lo stetoscopio ridondante e non sostituisce le competenze dei pneumologi esperti. Tuttavia, l'auscultazione o persino la TAC dei polmoni presenta sempre e solo un'istantanea al momento dell'esame. La nostra tecnologia fornisce un valore aggiunto perché consente di monitorare continuamente i polmoni come un ECG a lungo termine, anche se il paziente non è collegato alle macchine in terapia intensiva", spiega Ralf Schallert, project manager presso Fraunhofer IKTS.
Algoritmi di apprendimento automatico per la diagnosi
Il software si trova al centro del gilet, accanto ai sensori acustici. È responsabile della memorizzazione, della rappresentazione e dell'analisi dei dati. Può essere utilizzato dal medico per visualizzare gli eventi acustici in specifiche aree individuali dei polmoni sul display. L'utilizzo di algoritmi nell'elaborazione digitale dei segnali consente una valutazione mirata dei segnali acustici. Ciò significa che è possibile, ad esempio, filtrare i battiti cardiaci o amplificare gli intervalli di frequenza caratteristici, rendendo i suoni polmonari, come il fruscio o il respiro affannoso, molto più facili da sentire.
Inoltre, i ricercatori di Fraunhofer IKTS stanno sviluppando algoritmi di apprendimento automatico. In futuro, questi saranno in grado di strutturare e classificare i rumori ambientali complessi nel torace. Poi, il pneumologo effettuerà la valutazione finale e la diagnosi.
Indossabile in ogni momento e luogo
I pazienti possono anche beneficiare dell'alternativo sensore digitale. Quando indossano il gilet, possono essere costantemente osservati da parte del personale medico. Possono trasferirsi nel reparto generale e forse anche essere mandati a casa e muoversi più o meno liberamente. Nonostante ciò, qualsiasi improvviso deterioramento può essere segnalato immediatamente al personale medico.
I primi test con il personale della Clinica Universitaria di Anestesiologia e Terapia Intensiva presso l'Università di Magdeburgo hanno dimostrato il successo della soluzione. "Il feedback dei medici è stato estremamente positivo. La combinazione di sensori acustici, visualizzazione e algoritmi di apprendimento automatico sarà in grado di distinguere in modo affidabile una gamma di suoni polmonari diversi", spiega Schallert. Anche il Dr. Alexander Uhrig di Charité - Universitätsmedizin Berlin è soddisfatto della tecnologia: "Pneumo.Vest espande le nostre opzioni diagnostiche, allevia il carico sul nostro personale ospedaliero e rende le cure più piacevoli per i pazienti."
La tecnologia è stata inizialmente progettata per i pazienti respiratori, ma funziona anche bene per le persone in strutture di cura e per l'uso nei laboratori del sonno. Può anche essere utilizzato per formare giovani medici in auscultazione.
Dispositivi wearable: un bisogno in crescita
In Germania, 385.000 pazienti con malattie respiratorie o polmonari richiedono un trattamento ospedaliero ogni anno. Oltre il 60% dei pazienti è collegato a un ventilatore per più di 24 ore (senza tener conto di quelli affetti da Covid-19). A causa dell'aumento dell'aspettativa di vita, l'industria medica si aspetta anche un aumento del numero di pazienti anziani con problemi respiratori. Con l'aiuto della tecnologia di Fraunhofer IKTS, l'onere degli ospedali e, in particolare, delle CPU costose può essere alleggerito.
Va aggiunto che il mercato dei dispositivi indossabili per uso clinico è in rapida crescita. Questi sono dispositivi medici compatti che possono essere indossati direttamente sul corpo per misurare i segni vitali come il battito cardiaco, la saturazione di ossigeno nel sangue, la frequenza respiratoria o la temperatura della pelle.
Fonte: Fraunhofer-Gesellschaft©
