Sviluppo di una cintura indossabile con sensori integrati per la misurazione di molteplici parametri fisiologici legati allo scompenso cardiaco

Sep 22, 2023

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 20264 (2022) Citare questo articolo

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L'insufficienza cardiaca è una malattia cronica, i cui sintomi si verificano a causa della mancanza di gittata cardiaca. Può essere gestito meglio con un monitoraggio continuo e in tempo reale. In passato sono stati compiuti alcuni sforzi per la gestione dell’insufficienza cardiaca. La maggior parte di questi sforzi erano basati su un singolo parametro, ad esempio l’impedenza toracica o la sola frequenza cardiaca. Qui riportiamo un dispositivo indossabile in grado di fornire il monitoraggio di molteplici parametri fisiologici legati all'insufficienza cardiaca. Si basa sul rilevamento simultaneo di più parametri, tra cui l'impedenza toracica, la frequenza cardiaca, l'elettrocardiogramma e l'attività motoria. Questi parametri vengono misurati utilizzando diversi sensori incorporati in una cintura indossabile per il loro monitoraggio continuo e in tempo reale. Il dispositivo indossabile sanitario è stato testato in diverse condizioni, tra cui stare seduti, in piedi, sdraiati e camminando. I risultati dimostrano che il dispositivo indossabile segnalato tiene traccia dei parametri sopra menzionati in tutte le condizioni.

Le malattie cardiovascolari (CVD) sono un gruppo di malattie del cuore e dei vasi sanguigni come l'infarto miocardico, comunemente noto come infarto, insufficienza cardiaca, cardiopatia reumatica e malattia arteriosa polmonare1,2. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), le malattie cardiovascolari rappresentano la prima causa di morte con circa 17,9 milioni di decessi in tutto il mondo1. L'insufficienza cardiaca (HF) è una malattia cardiovascolare critica con circa 64,34 milioni di casi in tutto il mondo3. Lo scompenso cardiaco è una sindrome clinica progressiva caratterizzata da un'anomalia strutturale del cuore, in cui il cuore non è in grado di pompare sangue sufficiente a soddisfare le esigenze dell'organismo. A causa di questa mancanza di afflusso di sangue, nei polmoni si accumula liquido che impedisce l'ossigenazione4,5,6. Esistono due tipi di scompenso cardiaco: scompenso cardiaco sistolico con frazione di eiezione ridotta (HFrEF) e scompenso cardiaco diastolico con fallimento dell'eiezione conservata (HFpEF). Le cause comuni di HFrEF includono cardiomiopatia, malattia del muscolo cardiaco, ipertensione non trattata, valvole cardiache difettose e malattia coronarica. Una causa comune di HFpEF è l'ipertrofia ventricolare sinistra (LVH), una condizione in cui il ventricolo sinistro del cuore è ispessito e la camera non è in grado di riempire sufficientemente la gittata cardiaca7,8,9. Secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC), nel 2018 ci sono stati 379.800 decessi e il 13,4% della mortalità totale negli Stati Uniti era dovuta all’HF2. Inoltre, secondo l'American Heart Association, negli Stati Uniti sono attualmente 6,2 milioni gli adulti a cui è stato diagnosticato lo scompenso cardiaco e si stima che questo numero aumenterà fino a 8 milioni entro il 203010. L'attuale trattamento dello scompenso cardiaco comprende farmaci indicati dalle linee guida e dispositivi impiantati chirurgicamente che possono essere Molto costoso. Secondo il CDC, nel 2012 negli Stati Uniti sono stati spesi in media 30,7 miliardi di dollari per il trattamento dello scompenso cardiaco2. Questo onere finanziario è dovuto alla traiettoria discendente dello scompenso cardiaco che nelle fasi successive porta a ripetuti ricoveri ospedalieri. A causa di questa diagnosi inadeguata, il 17-45% dei decessi si verifica entro un anno dal ricovero iniziale e il 45-60% dei decessi si verifica entro cinque anni11.

Il monitoraggio continuo e in tempo reale dei sintomi dello scompenso cardiaco può allertare i pazienti e gli operatori sanitari in merito allo scompenso del paziente. Il fornitore può quindi intervenire con farmaci per evitare il ricovero del paziente. L'accumulo di liquidi nei polmoni si riflette in una diminuzione dell'impedenza toracica. I sintomi comuni dello scompenso cardiaco sono legati al sovraccarico di liquidi e comprendono affaticamento, aumento di peso e sensazione di fiato corto7,8. Questi sintomi possono essere monitorati per la progressione dello scompenso cardiaco. Attualmente esistono due dispositivi impiantabili per monitorare i sintomi dello scompenso cardiaco: un defibrillatore cardioverter impiantabile (ICD) e il monitor dell'arteria polmonare CardioMEMS™8,12,13,14.

Un ICD è raccomandato per i pazienti con HFrEF poiché hanno maggiori probabilità di avere aritmie cardiache letali. Un ICD misura anche l'impedenza toracica e può avvisare gli operatori della diminuzione dell'impedenza toracica, indicando più liquido nei polmoni15. Viene impiantato chirurgicamente sotto la pelle e rileva aritmie letali e ripristina il normale ritmo cardiaco con una scossa elettrica. Gli ICD hanno una funzione aggiuntiva come pacemaker, per accelerare un cuore troppo lento16. Un ICD richiede una procedura chirurgica invasiva per l'impianto iniziale e ogni volta che è necessario sostituire la batteria, in genere entro 3-7 anni17. Ci sono rischi per qualsiasi intervento chirurgico e la procedura è anche costosa. Secondo il registro ICD, la sostituzione chirurgica costa circa $ 37.00018. Inoltre, i campi elettromagnetici possono disturbare le prestazioni dell’ICD e il rischio aumenta con l’aumentare della vicinanza19,20,21,22,23. È importante notare che gli ICD sono raccomandati solo per i pazienti con HFrEF; non sono disponibili dispositivi di monitoraggio per il 50% dei pazienti con HFpEF24.