di Giuseppe Olivadoti | Director Digital Healthcare Marketing and Applications di Analog Devices
La trasformazione su larga scala nel modo in cui l’assistenza sanitaria viene fornita era già iniziata ben prima che la diffusione del virus SARS-CoV-19 desse un’ulteriore spinta all’innovazione medica. Prima della pandemia di COVID-19 del 2020, l’invecchiamento della popolazione nei Paesi industrializzati, la disponibilità quasi universale della connettività mobile a banda larga e l’introduzione di sensori basati su tecnologie sofisticate, stavano spingendo l’adozione di metodi più personalizzati, digitali e a distanza per la diagnosi e il monitoraggio dei pazienti. Poiché la pandemia di coronavirus ha aumentato la pressione sulle strutture ospedaliere portandole al limite delle loro capacità, i fornitori di servizi medicali stanno accelerando l’implementazione di nuove tecnologie per i test e il monitoraggio fuori dall’ospedale. Le innovazioni nella sensoristica permettono ora di misurare, con un’accuratezza di livello clinico, i parametri vitali a domicilio, e di analizzare i campioni direttamente presso gli ambulatori, eliminando la necessità di inviarli a laboratori esterni, producendo risultati immediati per una diagnosi più rapida.
Tutto ciò rappresenta un punto di rottura verso gli ormai datati protocolli operativi fissati dagli standard medicali. Nel modello convenzionale di trattamento medico, un paziente si recava in ospedale soltanto con sintomi ormai evidenti, oppure per un check up annuale di routine, venendo sottoposto a una serie di test una tantum che spesso dovevano essere inoltrati a laboratori di analisi, con un conseguente lasso di tempo da trascorrere prima della diagnosi o una valutazione sullo stato di salute. In molti casi, la diagnosi sarebbe arrivata molto tempo dopo la consultazione con il medico e lo svolgimento degli esami, basandosi sulle condizioni momentanee del paziente.
Questo approccio al trattamento aveva senso fin quando le complesse attrezzature necessarie per monitorare i parametri vitali e i sintomi erano limitate e disponibili soltanto negli ospedali o in altre strutture mediche dedicate. Lo sviluppo di nuove tecnologie di rilevamento clinico ha creato le condizioni per una concezione radicalmente diversa del trattamento medico. Invece delle grandi e statiche attrezzature di monitoraggio medico usate negli ospedali, il nuovo approccio al monitoraggio del paziente usa dispositivi che:
- sono di dimensioni contenute e perfino indossabili
- consumano poca energia, quindi possono funzionare a batteria
- forniscono misure accurate e con una precisione di livello clinico
Questo permette di portare il monitoraggio medico e i test al di fuori dall’ospedale e di eseguirli in strutture locali come gli ambulatori o direttamente a casa del paziente. Per una comodità ancora maggiore per il paziente, i dispositivi indossabili come i cerotti possono funzionare in modo continuo e discreto per consentire ovunque il monitoraggio 24h su 24, 7 giorni su 7.
Diagnosi migliori attraverso il monitoraggio nella vita reale
La motivazione che ha spinto a implementare nuove tecnologie di monitoraggio da remoto è in parte dovuta alla scarsità di risorse. La pressione sugli ospedali quando i contagi da COVID-19 hanno raggiunto il picco nel 2020 ha dimostrato che i sistemi sanitari possono arrivare rapidamente alla saturazione a causa dall’aumento della domanda di servizi di terapie intensive. Una ragionevole strategia a lungo termine è quella di trasferire i pazienti che richiedono il monitoraggio dei parametri vitali da un letto d’ospedale a una clinica, o al proprio domicilio.
Altrettanto importante, il monitoraggio con un dispositivo portatile o indossabile può fornire dati più utili e produrre risultati migliori per il paziente. La nuova tecnologia di monitoraggio medico consente un monitoraggio esteso dei parametri vitali come frequenza cardiaca, variabilità della frequenza cardiaca, saturazione di ossigeno nel sangue (SpO2) e la temperatura. Attraverso il monitoraggio continuo, è possibile scoprire anomalie e patologie iniziali che non possono essere rilevati con l’istantanea ottenibile durante una visita medica o un esame. Lo sviluppo in parallelo della tecnologia di diagnostica tramite l’intelligenza artificiale (AI) permette inoltre di automatizzare il monitoraggio dei dati.
Invece che sommergere il medico con una gran quantità di dati acquisiti durante il monitoraggio, l’approccio basato sull’intelligenza artificiale usa la tecnologia per monitorare gli schemi dei parametri vitali in background e richiedere l’intervento di un medico solo quando è davvero necessario. Rilevando i segnali precursori di una futura patologia, paziente e medico possono lavorare insieme sulle modifiche da apportare alla cura, allo stile di vita o alla dieta per prevenire l’insorgenza di condizioni che in precedenza avrebbero avuto come risultato cure intensive in un ospedale.
Inoltre, il monitoraggio a domicilio o in una struttura ambulatoriale rivela informazioni sullo stato di salute del paziente nella vita reale, non influenzate dall’ambiente artificiale, e spesso stressante, di un reparto ospedaliero. I più recenti sensori multiparametrici indossabili possono combinare i parametri vitali con la misurazione di altri indicatori come il movimento e il sonno per creare un quadro clinico più approfondito e completo associando i dati medici assieme al contesto dello stile di vita del paziente.
Nuove scoperte nell’applicazione della tecnologia dei semiconduttori
L’introduzione di questa nuova modalità di monitoraggio del paziente è il risultato di una serie di sviluppi nella tecnologia dei semiconduttori e dell’informatica nel ventunesimo secolo. Nel campo dell’optoelettronica, sono state sviluppate soluzioni con sensori ottici in grado di eseguire la fotopletismografia (PPG), sfruttando metodi ottici non invasivi per calcolare frequenza cardiaca, frequenza respiratoria e la SpO2. Analogamente, anche i sensori di movimento miniaturizzati MEMS possono misurare l’attività quotidiana del paziente, come l’esercizio fisico e la qualità del sonno, per contestualizzare i parametri vitali. Negli ospedali, gran parte dell’attrezzatura utilizzata per il monitoraggio dei parametri vitali è ingombrante e dispendiosa in termini di energia consumata. Trasportando il processo di misura a livello di chip, i produttori di semiconduttori come Analog Devices consentono la creazione di prodotti come i cerotti medici da applicare sulla pelle, che possono funzionare a batteria per giorni o settimane mentre trasmettono le misurazioni in modalità wireless a un dispositivo host come uno smartphone. Tramite questo host, le misurazioni possono essere caricate in modo sicuro su un servizio di diagnostica cloud che può trasformare un flusso di segnali elettrici grezzi in dati medici concreti e utilizzabili.
Analog Devices: competenza tecnologica e know-how applicativo
Un conto è essere in grado di descrivere i requisiti funzionali dei semiconduttori e dei sistemi informatici che permettono ai pazienti di indossare uno smartwatch o un cerotto per monitorare i propri parametri vitali. Un altro è implementare le soluzioni utilizzando queste tecnologie in un prodotto reale. In Analog Devices siamo consapevoli che il nostro contributo agli innovatori nell’ambito delle tecnologie sanitarie, può iniziare con la tecnologia dei semiconduttori, ma non può limitarsi a questo. Ecco perché supportiamo i clienti con una combinazione di tecnici esperti e specialisti in campo medicale. Comprendere in modo approfondito i requisiti applicativi e gli attributi chiave, come la regolamentazione e la privacy dei dati, che oggi caratterizzano il mercato è compito degli esperti in campo medicale. I clienti che sviluppano prodotti medicali complessi possono innovare più velocemente, con più libertà e maggiore fiducia ottenendo un risultato di successo, quando sono supportati da esperti che comprendono non solo la loro tecnologia ma anche la loro applicazione. Nell’ambito del monitoraggio dei parametri vitali, questa competenza applicativa è sostenuta da piattaforme di sviluppo.
Study Watch, per esempio, è una piattaforma di sviluppo aperta multiparametrica per il monitoraggio dei segni vitali (VSM). Dotato di una serie di sensori in un comodo fattore di forma indossabile, fornisce una serie continua di misurazioni dei parametri vitali utilizzabili nello sviluppo di algoritmi biomedici. Study Watch VSM implementa PPG ed ECG per misurare la frequenza cardiaca e la sua variabilità. L’ accelerometro MEMS di cui è dotato esegue il conteggio dei passi e viene utilizzato per migliorare le prestazioni degli algoritmi soggetti agli artefatti dovuti al movimento. I sensori sull’orologio misurano la temperatura e l’impedenza, valori utilizzati dagli algoritmi per monitorare lo stress e la composizione corporea. Queste funzionalità hanno supportato ricerche condotte da istituzioni mediche e accademiche per valutare nuovi casi d’uso per il monitoraggio remoto del paziente.
I vantaggi del monitoraggio del paziente al di fuori dalle strutture ospedaliere sono evidenti: affidandosi a componenti miniaturizzati di precisione e a bassa potenza come sensori, convertitori analogico-digitali e processori digitali, il robusto Study Watch VSM di Analog Devices e altre piattaforme di sviluppo simili, gettano le basi su cui i produttori di dispositivi medicali innovativi possono costruire i dispositivi di monitoraggio del futuro.
