Milioni di pazienti con insufficienza cardiaca vengono riammessi negli ospedali ogni pochi mesi per adeguare i farmaci. Invia costi medici alle stelle e i pazienti soffrono inutilmente. Una nuova bilancia pesapersone potrebbe fornire ai medici i dati di cui hanno bisogno per ridurre i ricoveri e curare i pazienti a distanza prima che soffrano troppo.

"Buongiorno. Bill. Per favore. Sali sulla bilancia. Tocca i cuscinetti di metallo." Il dispositivo registra un elettrocardiogramma dalle dita di Bill e, cosa più importante, pulsazioni di circolazione che fanno sobbalzare leggermente il suo corpo su e giù. Gli strumenti di apprendimento automatico calcolano che i sintomi dell'insufficienza cardiaca di Bill sono peggiorati.

È così che i ricercatori del Georgia Institute of Technology immaginano che un giorno il loro dispositivo sperimentale raggiunga i pazienti, e in un nuovo studio, hanno riportato un successo dimostrativo nella registrazione e nell'elaborazione dei dati di 43 pazienti con insufficienza cardiaca. Una futura versione commerciabile della bilancia di monitoraggio medico dovrebbe idealmente informare un medico, chi chiamerebbe Bill per aggiustare le sue medicine a casa, sperando di risparmiargli una lunga degenza in ospedale e inutili sofferenze.

Il segnale pulsante e oscillante è chiamato ballistocardiogramma (BCG), una misurazione che i ricercatori hanno preso più comunemente circa 100 anni fa, ma hanno rinunciato a quando la tecnologia di imaging l'ha superata di gran lunga. I ricercatori lo stanno rendendo di nuovo utile con il calcolo moderno.

"Il nostro lavoro è la prima volta che i BCG sono stati utilizzati per classificare lo stato dei pazienti con insufficienza cardiaca, " disse Omer Inan, ricercatore principale dello studio e professore associato presso la School of Electrical and Computer Engineering della Georgia Tech.

Crisi sanitaria

L'insufficienza cardiaca colpisce 6,5 milioni di americani ed è una malattia a lenta progressione, in cui il cuore lavora sempre meno efficacemente. Molte persone lo conoscono come insufficienza cardiaca congestizia perché un sintomo principale è l'accumulo di liquidi, che può sopraffare i polmoni, impedendo la respirazione e possibilmente causando la morte.

I pazienti sopportano ricoveri ripetuti per aggiustare i farmaci quando la loro condizione diminuisce, o "scompensa, " rendendo lo scompenso cardiaco una delle principali cause di ricoveri ospedalieri e costi sanitari. Il monitoraggio domiciliare riduce i ricoveri ma attualmente richiede una procedura invasiva.

La ricerca della Georgia Tech è stata alla base del lancio di un tale dispositivo impiantabile per il monitoraggio domiciliare dell'insufficienza cardiaca nel 2011. Ma questa nuova soluzione potrebbe potenzialmente fare a meno della procedura, costa molto meno, ed essere molto più semplice da usare, riducendo la resistenza dei pazienti al monitoraggio domiciliare.

Data la sua fase iniziale, la scala BCG-ECG dello studio ha dato buoni risultati nei test ospedalieri ma anche nei test a domicilio, che era promettente, poiché la soluzione si rivolge principalmente all'eventuale uso domestico.

Il gruppo di ricerca, che includeva collaboratori dell'Università della California, San Francisco, e la Northwestern University, hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Transazioni IEEE sull'ingegneria biomedica . La ricerca è stata finanziata dal National Heart, Lung and Blood Institute presso il National Institutes of Health.

Scarabocchio Ballisto

La parte ECG della scala sperimentale non è nuova né le sue grandi informazioni diagnostiche, ma da solo non dice abbastanza sull'insufficienza cardiaca. La parte BCG è per lo più nuova, e sembra prezioso per il monitoraggio dell'insufficienza cardiaca, ma anche difficile da registrare e interpretare.

"L'ECG (ECG) ha onde caratteristiche che i medici hanno compreso da 100 anni, e adesso, i computer lo leggono molto spesso, "Inan ha detto. "Gli elementi del segnale BCG non sono ancora molto conosciuti, e non sono stati affatto misurati in pazienti con insufficienza cardiaca".

L'ECG è elettrico; il corpo conduce bene i suoi segnali, e le registrazioni sono chiare.

Il BCG è un segnale meccanico; il grasso corporeo lo smorza, e affronta molte interferenze nel corpo come variazioni dei tessuti e movimento muscolare. I BCG sono anche più rumorosi nelle persone con malattie cardiovascolari.

I pazienti con insufficienza cardiaca tendono ad essere più deboli, e inizialmente, i ricercatori erano preoccupati che avrebbero oscillato sulla bilancia durante i test a casa, aggiungendo ancora più rumore ai BCG. Ma le registrazioni sono state molto produttive.

Sebbene una lettura BCG sia scarabocchio rispetto alle incisioni quasi uniformi di un ECG, I BCG hanno alcuni modelli che sono paralleli a un ECG. Per esempio, il grande picco verso l'alto in un ECG è seguito dalla grande "onda J" del BCG.

palpitante incoerente

I ricercatori hanno elaborato i BCG con tre algoritmi di apprendimento automatico, rivelando schemi che differiscono quando l'insufficienza cardiaca di un paziente viene compensata, questo è, più sano, da quando è scompensato.

"In qualcuno con insufficienza cardiaca scompensata, il sistema cardiovascolare non riesce più a compensare la ridotta funzionalità cardiaca, e poi il flusso del sangue attraverso le arterie è più disordinato, e lo vediamo nel segnale meccanico del BCG, " Ha detto Inan. "Questa differenza non viene visualizzata nell'ECG perché è un segnale elettrico".

"La caratteristica più importante era il grado di variabilità del BCG, il che significherebbe un flusso sanguigno incoerente. Se spezzi la registrazione in intervalli di 20 secondi e i singoli segmenti differiscono molto l'uno dall'altro, questo è un buon indicatore di scompenso, " disse Inan.